KR102038180B1 - A novel transition metal based pro-catalyst and a process for its preparation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 화학식 I에 의해 표현되는 전이 금속 기반 전촉매이다:

Figure 112015107756264-pct00016

화학식 I
여기서 치환기들은 설명서에서 정의된 의미를 가진다. 본 발명은 또한 화학식 I에 의해 표현되는 전이 금속 기반 전촉매 제조 공정에 관한 것이며 이로 부터 수득된 촉매 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 화학식 I에 의해 표현되는 전이 금속 기반 전촉매를 포함한 촉매 조성물을 이용하여 올레핀을 중합하는 공정에 관한 것이다.The present invention is a transition metal based procatalyst represented by formula (I):
Figure 112015107756264-pct00016

Formula I
Substituents have the meanings defined in the description. The invention also relates to a process for preparing a transition metal based procatalyst represented by formula (I) and to a catalyst composition obtained therefrom. The present invention also relates to a process for polymerizing olefins using a catalyst composition comprising a transition metal based procatalyst represented by formula (I).

Description

새로운 전이 금속 기반 프로-촉매와 이의 제조 공정{A NOVEL TRANSITION METAL BASED PRO-CATALYST AND A PROCESS FOR ITS PREPARATION}A NOVEL TRANSITION METAL BASED PRO-CATALYST AND A PROCESS FOR ITS PREPARATION

본 발명은 전촉매와 이의 제조공정에 관한 것이다. 본 발명은 또한 중합 반응에서 상기 전촉매의 이용에 관한 것이다. The present invention relates to a procatalyst and a manufacturing process thereof. The invention also relates to the use of said procatalyst in the polymerization reaction.

고분자 폴리올레핀은 높은 마모저항과 높은 충격강도, 낮은 마찰 곁수와 같은 물리적 성질을 갖는다. 그러므로, 섬유와 시트, 생체재료, 와이어, 케이블과 같은 여러 형태의 고분자 폴리올레핀의 수요가 높다. 대체로 초고분자량 폴리올레핀이라고 하는 백만g/몰 보다 큰 분자량을 갖는 폴리올레핀은 바이오 의약으로 부터 탄도 재료에 이르는 여러 분야에서의 다기능응용으로 하여 인기를 끌고 있다. 중합체 사슬이 최소로 얽힌 초고분자량 폴리에틸렌은 용융점 아래에서 다공구조와 높은 결정도, 흥미있는 고체 상태 응용을 보여주며, 이로 하여 높은 충격 강도를 요하는 국방 분야에서의 응용을 제외하고도, 인공장기법에 의한 조직의 3차원 재생과 대용에서 중합 지지체와 같은 생체의학적 응용에 적합하다. Polymeric polyolefins have physical properties such as high wear resistance, high impact strength and low friction coefficient. Therefore, there is a high demand for various types of polymer polyolefins such as fibers and sheets, biomaterials, wires, and cables. Polyolefins with molecular weights larger than 1 million g / mol, generally referred to as ultrahigh molecular weight polyolefins, have gained popularity as multifunctional applications in many fields, from biomedical to ballistic materials. Ultra-high molecular weight polyethylene with minimal intertwined polymer chains shows porosity, high crystallinity and interesting solid-state applications below the melting point, which makes it possible to use artificial organ techniques, except in defense applications where high impact strength is required. It is suitable for biomedical applications such as polymeric supports in the three-dimensional regeneration and substitution of tissues.

폴리올레핀은 전이 금속-촉매 중합 기술을 이용하여 생산되는 것으로 알려졌다. 전형적으로, 폴리올레핀을 생산하는데 이용되는 촉매들은 대체로 다중 부위의 이종(heterogeneous) 지글러-나타 촉매들이다. 중합 기술에서의 발전과 함께, 단일 부위 촉매들 또는 그룹(IV) 메탈로센 촉매들이 점차적으로 폴리올레핀을 생산하는데 이용되고 있다. 단일 부위 촉매들과 메탈로센 촉매들은 끊임없이 중요한 생산 공정 요구에 맞도록 고안되고 있다. 촉매에서의 개선이 진행되어 영 또는 영에 가까운 중고 설비의 파울링을 달성하였고 촉매 활성을 유지하였다. 여러 가지 바람직한 특성을 최종 생성물에 부여하는 합성 능력에서의 이러한 촉매의 발전은 촉매 복합물을 신중하게 선택할 것을 요구한다. 또한, 촉매의 금속 성분과 착화합 될 적합한 리간드의 선택은 최종 생성물에 목적한 성질을 부여하도록 실행된다. Polyolefins are known to be produced using transition metal-catalyzed polymerization techniques. Typically, the catalysts used to produce polyolefins are largely multi-site heterogeneous Ziegler-Natta catalysts. With advances in polymerization technology, single site catalysts or group (IV) metallocene catalysts are increasingly being used to produce polyolefins. Single site catalysts and metallocene catalysts are constantly being designed to meet important production process requirements. Improvements in the catalyst proceeded to achieve fouling of the zero or near zero used equipment and to maintain catalytic activity. Advances in these catalysts in the synthetic ability to impart various desirable properties to the final product require careful selection of the catalyst composites. In addition, the selection of suitable ligands to be complexed with the metal component of the catalyst is carried out to impart the desired properties to the final product.

실례로, 동종의 단일 부위 촉매에 의해 촉매되는 에틸렌 중합 반응은 리간드와 금속 사이에 전자 교환을 동반한다. 문헌에서는 리간드 구조가 촉매의 입체-특이성 뿐아니라 활성을 결정하는데서 일정한 역할을 한다고 전해져왔다. 본래, 리간드들은 전자적으로 유연하고 따라서 결과 촉매 복합물에 높은 활성을 부여할 뿐아니라 결과 중합체의 바람직한 분자량과 다공성, 형태, 벌크 밀도, 높은 결정도를 달성하도록 이를 맞추어야 할 요구를 충족시킨다. For example, ethylene polymerization catalyzed by homogeneous single site catalysts involves electron exchange between the ligand and the metal. Literature has been reported to play a role in determining the activity as well as the stereo-specificity of the catalyst. Inherently, the ligands are electronically flexible and thus impart high activity to the resulting catalyst composite, as well as meeting the need to tailor them to achieve the desired molecular weight and porosity, morphology, bulk density and high crystallinity of the resulting polymer.

부단한 연구 결과 에틸렌의 중합을 위한 다수의 고 활성 촉매들이 발견되였고, 이는 페녹시-이민 리간드 이른 전이 금속 착물(FI 촉매), 피롤리드-이민 리간드 그룹 IV 전이 금속 착물(PI 촉매), 인돌리드-이민 리간드 Ti 착물(II 촉매), 페녹시-이민 리간드 그룹(IV) 전이 금속 착물(IF 촉매), 페녹시-에테르 리간드 Ti 착물(FE 촉매), 이민-피리딘 리간드 늦은 전이 금속 착물(IP 촉매), 트리스(피라졸릴) 보레이트(borate) 리간드 Ta 착물(PB 촉매)을 포함한다. 일부 종래 기술들이 하기에서 논의된다.Intensive research has led to the discovery of a number of highly active catalysts for the polymerization of ethylene, which include phenoxy-imine ligand early transition metal complexes (FI catalysts), pyrrolid-imine ligand group IV transition metal complexes (PI catalysts), indoleide -Imine ligand Ti complex (II catalyst), phenoxy-imine ligand group (IV) transition metal complex (IF catalyst), phenoxy-ether ligand Ti complex (FE catalyst), imine-pyridine ligand late transition metal complex (IP catalyst) ), Tris (pyrazolyl) borate ligand Ta complex (PB catalyst). Some prior arts are discussed below.

CN101280031은 전이 금속과 착화합 된 5,5-이소프로필리덴-비스(3-터트-부틸-히드록시벤즈알데히드) 이민 리간드를 포함하는 촉매 시스템 제조 공정을 개시한다. 이 촉매 시스템은 5,5-이소프로필리덴-비스(3-터트-부틸-히드록시벤즈알데히드)를 모노-아민과 반응시켜 리간드를 수득하고 이는 차후 전이 금속 화합물과 착화합 된다. CN101280031 discloses a process for preparing a catalyst system comprising a 5,5-isopropylidene-bis (3-tert-butyl-hydroxybenzaldehyde) imine ligand complexed with a transition metal. This catalyst system reacts 5,5-isopropylidene-bis (3-tert-butyl-hydroxybenzaldehyde) with a mono-amine to yield a ligand, which subsequently complexes with a transition metal compound.

CN101089006은 니켈 기반 살리실알데히드로 다리결합된(bridged) 이핵(binuclear) 카보디이미드 형 화합물을 개시한다. CN101089006에서 개시된 니켈 기반 촉매는 중합 반응에 이용될 때 에틸렌 올리고머와 겨우1 lakh에 제한된 범위의 분자량을 갖는 중합체를 생성한다. CN101089006 discloses a nickel-based salicy aldehyde bridged binuclear carbodiimide type compound. The nickel-based catalyst disclosed in CN101089006 produces polymers having a molecular weight in the range limited to only 1 lakh when used in polymerization reactions.

유기금속 2007, 26, 617-625 에서 공개한 "아렌-다리결합된 살리실알드이민 기반 이핵 중성 니켈 착물들: 합성 및 에틸렌 중합 활성"의 제목을 단 기사에서 [O, N]-형 리간드를 갖는 니켈 기반 촉매를 개시한다. [O, N] -type ligands were described in an article entitled "Arene-bridged salicylidimine-based binuclear neutral nickel complexes: synthesis and ethylene polymerization activity" published in Organometallic 2007, 26, 617-625. Disclosed is a nickel based catalyst having.

Rieko Furuyama 등 이 저술하고, 잡지 분자 촉매 작용 A장: 화학제품 200(2003)31-42에서 공개된, "비스(페녹시-이민)타이타늄 착물 계렬의 에틸렌과 프로필렌 중합 반응"의 제목을 단 다른 기사에서는 에틸렌과 프로필렌 중합용 타이타늄 기반 촉매들을 개시한다. 3-t-부틸 살리실알데히드/3, 5-di-t-부틸 살리실알데히드와 모노-아민을 반응시켜 수득한 리간드가 촉매를 제조하기 위하여 할로젠화타이타늄과 착화합 된다. Another article entitled "Ethylene and Propylene Polymerization of Bis (Phenoxy-Imine) Titanium Complexes," published by Rieko Furuyama et al., Published in Journal of Molecular Catalysis, Chapter A: Chemicals 200 (2003) 31-42. The article discloses titanium-based catalysts for ethylene and propylene polymerization. A ligand obtained by reacting 3-t-butyl salicyaldehyde / 3, 5-di-t-butyl salicyaldehyde with mono-amine is complexed with titanium halide to prepare a catalyst.

MarzenaBialek 등이 저술하고, 잡지 중합체 과학: A장: 중합체 화학, 47 권, 565-575 (2009)에서 공개된, "에틸렌 중합을 위한 촉매로서4좌 배위자 와 2좌 배위자 시프 염기들의 전이 금속착물: 전이 금속 및 공촉매의 작용"의 제목을 단 또 다른 기사는 바나듐 및 타이타늄, 지르코늄과 같은 전이 금속에 기반한 촉매들을 개시한다. 이 촉매의 리간드 착물은 오르토-페닐렌디아민과 살리실알데히드를 반응시켜 제조되고 이는 차후 전이 금속과 착화합 되어 촉매를 수득한다."Transition metal complexes of tetradentate and didentate ligand bases as catalysts for ethylene polymerization, published by MarzenaBialek et al, in Magazine Polymer Science: Chapter A: Polymer Chemistry, Vol. 47, 565-575 (2009): Another article entitled "The Action of Transition Metals and Cocatalysts" discloses catalysts based on transition metals such as vanadium and titanium, zirconium. The ligand complex of this catalyst is prepared by reacting ortho-phenylenediamine with salicyaldehyde, which is subsequently complexed with a transition metal to obtain a catalyst.

WO2013118140 는 기능화된 유기 지지체에 의하여 지지된 전이 금속화합물과 착화합 된 살리실알데히드 이민 리간드를 갖는 화학적으로 고정된 이종(heterogeneous) 중합 촉매를 개시한다. WO2013118140 discloses a chemically immobilized heterogeneous polymerization catalyst having salicyaldehyde imine ligand complexed with a transition metal compound supported by a functionalized organic support.

교수 박사Ibrahim M. AlNajjar가 저술하고, 사우디 국제 석유화학 기술 총회, 2011에서 개시된, "올레핀 중합을 위한 새로운 촉매"의 제목을 단 기사는 리간드 착물 제조용 파라-페닐렌디아민을 채용한 전이 금속 기반 촉매를 개시한다. An article by Prof. Ibrahim M. AlNajjar and entitled “New Catalysts for Olefin Polymerization,” published in the Saudi International Petrochemical Conference, 2011, describes a transition metal-based catalyst employing para-phenylenediamine for preparing ligand complexes. To start.

FI 촉매가 Terunori Fujita가 저술한 "올레핀 올리고머화와 중합 원리 및 실천을 위한FI 촉매"의 제목을 단 기사에서도 개시되었다. A FI catalyst has also been disclosed in an article entitled "FI Catalysts for Principles and Practices of Olefin Oligomerization and Polymerization" by Terunori Fujita .

일부 종래 기술 촉매들은 올레핀을 중합하여 백만g/몰 범위의 분자량을 갖는 중합체를 달성하는 데에 덜 효과적이다. 또한, 주위온도와 고압하에서 종래 기술에서 공지된 촉매들은 빠른 반응 속도론(kinetics) 프로필을 보였고, 이는, 일부 촉매들의 활발한 성질과 결합하여, 중합체의 분자량을 조절하는데 도전으로 된다. 분자량을 조절하는 문제는 또한 조절 불가능한 속도로 인하여 1 백만g/몰 내지 6 백만g/몰 범위의 분자량이 낮은 중합체를 수득하는 것에서 보다 악화된다. 이는 일반적으로 반응 온도를 65oC 보다 훨씬 높게 증가시키며, 만약 효과적으로 이러한 온도가 완화되지 않는다면 반응물에서 중합체 덩어리의 형성을 초래하게 된다. 이는 결과적으로 중합 유닛에서의 파울링으로 끝난다. 그러므로, 결국에는 종래 기술에서 공지된 촉매들의 이용은 잦은 정비의 필요로 하여 중합 공정에 대한 운용 비용을 증가시키게 된다. Some prior art catalysts are less effective at polymerizing olefins to achieve polymers having molecular weights in the range of 1 million g / mol. Also, catalysts known in the prior art under ambient temperature and high pressure exhibited a fast kinetics profile, which, combined with the active nature of some catalysts, presents challenges to controlling the molecular weight of the polymer. The problem of controlling the molecular weight is also exacerbated in obtaining low molecular weight polymers ranging from 1 million g / mol to 6 million g / mol due to uncontrollable rates. This generally increases the reaction temperature well above 65 ° C., and if this temperature is not effectively relaxed, it will result in the formation of polymer masses in the reactants. This in turn ends with fouling in the polymerization unit. Therefore, in the end, the use of catalysts known in the prior art would require frequent maintenance which would increase the operating costs for the polymerization process.

따라서, 개선된 반응 속도 제어와 최소 경영 비용, 분자량 조절 특성을 갖는 중합 반응용 촉매를 개발할 필요가 제기된다.Accordingly, there is a need to develop catalysts for polymerization reactions having improved reaction rate control, minimum operating costs, and molecular weight control properties.

본 발명의 일부 목적들은 하기와 같이 논의된다. Some objects of the present invention are discussed as follows.

본 발명의 일 목적은 종래 기술의 한 개 또는 그 이상의 문제점을 완화하거나 적어도 유용한 대안을 제공하는 것이다. One object of the present invention is to alleviate one or more problems of the prior art or to provide at least a useful alternative.

본 발명의 또 다른 일 목적은 전이 금속 기반 전촉매를 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a transition metal based procatalyst.

본 발명의 또 다른 일 목적은 초고분자량을 갖는 폴리올레핀을 생산하는 올레핀 중합용 전이 금속 기반 전촉매를 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a transition metal based procatalyst for olefin polymerization producing polyolefins having ultra high molecular weight.

본 발명의 또 다른 일 목적은 제어된 중합체 분자량을 초래하는 반응속도 조절이 개선된 전이 금속 기반 전촉매 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a transition metal based procatalyst with improved reaction rate control resulting in a controlled polymer molecular weight.

본 발명의 또 다른 일 목적은 중합 유닛의 파울링을 제거하는 반응속도 조절이 개선된 전이 금속 기반 전촉매 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a transition metal based procatalyst with improved reaction rate control to eliminate fouling of the polymerization unit.

본 발명의 또 다른 일 목적은 간단하고 경제적인 전이 금속 기반 전촉매 제조 공정을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a simple and economical transition metal based procatalyst manufacturing process.

본 발명의 또 다른 일 목적은 전이 금속 기반 전촉매를 이용하는 올레핀 중합 공정을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an olefin polymerization process using a transition metal based procatalyst.

본 발명의 또 다른 일 목적은 이종 및 동종 중합 공정에 다 적합한 전촉매를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a procatalyst suitable for both heterogeneous and homopolymerization processes.

본 발명의 또 다른 일 목적은 전촉매를 포함하는 촉매 조성물을 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a catalyst composition comprising a procatalyst.

본 발명의 다른 목적들과 장점들은 하기의 설명으로 부터 명백해질 것이며, 이는 본 발명의 범위를 제한하자고 의도된 것이 아니다.Other objects and advantages of the invention will be apparent from the following description, which is not intended to limit the scope of the invention.

본 발명의 일 양태에서 전이 금속 기반 전촉매가 제공되며 이는 화학식I과 같다:In one aspect of the invention there is provided a transition metal based procatalyst, which is as Formula I:

Figure 112015107756264-pct00001
Figure 112015107756264-pct00001

b. 화학식 Ib. Formula I

여기서, R1과 R2, R4, R6 R8 , R10, R12 은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 아릴, 헤테로-아릴, 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택된다;Wherein R 1 and R 2 , R 4 , R 6 R 8 , R 10 , R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl, halide;

R5 와 R9 은 삼차알킬기이다;R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;

R7와 R11은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택된다;R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group;

R3 독립적으로 수소와 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기, 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택된다;R 3 is independently selected from hydrogen and halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group, sulfone group;

M은 하프늄(Hf)과 망간(Mn), 철(Fe), 레늄(Re), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 바나듐(V), 타이타늄(Ti)으로 이루어진 그룹에서 선택된 전이 금속이다;M is a group consisting of hafnium (Hf), manganese (Mn), iron (Fe), rhenium (Re), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), and titanium (Ti) Is a transition metal selected from;

X 는 Cl과 Br , I로 이루어진 그룹에서 선택된 할라이드이고; n은 정수 2이다.X is a halide selected from the group consisting of Cl, Br, I; n is an integer of 2.

전형적으로, 상기 전촉매는 하기로 이루어진 그룹에서 선택된 치환기들의 세트로 되어있다. Typically, the procatalyst consists of a set of substituents selected from the group consisting of

i. R1과 R2, R3, R4, R6, R7,R8 , R10, R11, R12은 수소이고; R5과 R9 은3차 부틸기이며; M은 타이타늄(Ti)이고; X 는 Cl이고 n은 정수 2이며; i. R 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 7 , R 8 , R 10 , R 11 , R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer 2;

ii. R1과 R2, R3, R4, R6, R8 , R10, R12 은 수소이고; R5과 R9, R7, R11 은 3차 부틸기이며; M은 타이타늄(Ti)이고; X 은 Cl이며 n은 정수 2이다.ii. R 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 , R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 , R 7 and R 11 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer of 2.

본 발명의 또 다른 일 양태에서 상기 전이 금속 기반 전촉매 제조 공정이 제공되며, 상기 공정은 하기를 포함한다:In another aspect of the invention there is provided a transition metal based procatalyst manufacturing process, the process comprising:

i. 화학식(II)의 방향성 디아민과 화학식(IIIa/IIIb)의 적어도 한 개의 치환 살리실알데히드를 반응시켜 화학식(IV)의 시프 염기 이민 리간드를 수득하는 단계,i. Reacting the aromatic diamine of formula (II) with at least one substituted salicyaldehyde of formula (IIIa / IIIb) to obtain a sieve base imine ligand of formula (IV),

Figure 112015107756264-pct00002
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화학식(II) 화학식(IIIa) 화학식(IIIb) 화학식(IV)Formula (II) Formula (IIIa) Formula (IIIb) Formula (IV)

여기서, R1과 R2, R4, R6 R8 , R10, R12 은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 아릴, 헤테로-아릴, 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고;Wherein R 1 and R 2 , R 4 , R 6 R 8 , R 10 , R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl, halide;

R5 와 R9 은 삼차알킬기이고;R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;

R7와 R11은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며;R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group;

R3 독립적으로 수소와 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기, 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택된다;R 3 is independently selected from hydrogen and halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group, sulfone group;

ⅱ. 알칼리 금속 이온 첨가제를 이용하여 화학식(IV)의 시프 염기 이민 리간드에 알칼리 금속 이온을 첨가하여 화학식(V)의 시프 염기 이민 리간드의 알칼리 금속 염을 수득하는 단계,Ii. Adding an alkali metal ion to the ship base imine ligand of formula (IV) using an alkali metal ion additive to obtain an alkali metal salt of the ship base imine ligand of formula (V),

Figure 112015107756264-pct00003
Figure 112015107756264-pct00003

화학식(IV) 화학식(V)Formula (IV) Formula (V)

R1과 R2, R4, R6 R8 , R10, R12 은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 아릴, 헤테로-아릴, 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고;R 1 and R 2 , R 4 , R 6 R 8 , R 10 , R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl, halide;

R5 와 R9 은 삼차알킬기이고;R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;

R7와 R11은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며;R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group;

R3 독립적으로 수소와 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기, 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택되고;R 3 is independently selected from hydrogen and halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group, sulfone group;

M1은 알칼리 금속 이온 첨가제의 알칼리 금속 이온이다. M 1 is an alkali metal ion of an alkali metal ion additive.

ⅲ. 전이 금속 할라이드로 화학식 IV의 시프 염기 이민 리간드 또는 화학식 (V)의 시프 염기 이민 리간드를 킬레이트화하여 화학식 I로 표현되는 전이 금속 기반 전촉매를 수득하는 단계:Iii. Chelating either the Schiff base imine ligand of Formula IV or the Schiff base imine ligand of Formula (V) with a transition metal halide to obtain a transition metal based procatalyst represented by Formula I:

Figure 112015107756264-pct00004
Figure 112015107756264-pct00004

화학식 I               Formula I

여기서, R1과 R2, R4, R6 R8 , R10, R12 은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 아릴, 헤테로-아릴, 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고;Wherein R 1 and R 2 , R 4 , R 6 R 8 , R 10 , R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl, halide;

R5 와 R9 은 삼차알킬기이고;R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;

R7와 R11은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며;R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group;

R3 독립적으로 수소와 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기, 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택되고;R 3 is independently selected from hydrogen and halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group, sulfone group;

M은 하프늄(Hf)과 망간(Mn), 철(Fe), 레늄(Re), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 바나듐(V), 타이타늄(Ti)으로 이루어진 그룹에서 선택된 전이 금속이며;M is a group consisting of hafnium (Hf), manganese (Mn), iron (Fe), rhenium (Re), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), and titanium (Ti) Transition metal selected from;

X 는 Cl과 Br , I로 이루어진 그룹에서 선택된 할라이드이고 ;X is a halide selected from the group consisting of Cl, Br, I;

n은 정수 2이다. n is an integer of 2.

전형적으로, 화학식 IV의 시프 염기 이민 리간드 또는 시프 염기의 알칼리 금속 염과 전이 금속 할라이드의 비율은1:1이다.Typically, the ratio of alkali metal salt and transition metal halide of the Schiff base imine ligand or Schiff base of Formula IV is 1: 1.

전형적으로, 단계(i)은40 oC에서 액체 매질의 끓는점까지의 온도에서 톨루엔과 크실렌, 헥산, 메탄올, 에탄올로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 개의 액체 매질에 용해된 p-톨루엔 술폰산과 황산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한가지의 존재하에서 실행된다. Typically, step (i) consists of p-toluene sulfonic acid and sulfuric acid dissolved in at least one liquid medium selected from the group consisting of toluene and xylene, hexane, methanol and ethanol at a temperature from 40 o C to the boiling point of the liquid medium. Run in the presence of at least one selected from the group.

전형적으로, 치환 살리실알데히드는 3-터트-부틸 살리실알데히드 및 3,5-디-터트-부틸 살리실알데히드로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한가지 화합물이다.Typically, the substituted salicyaldehyde is at least one compound selected from the group consisting of 3-tert-butyl salicylaldehyde and 3,5-di-tert-butyl salicylaldehyde.

전형적으로, 화학식 (IIIa)의 치환 살리실알데히드와 화학식 (IIIb)의 치환 살리실알데히드는 같거나 다르다.Typically, substituted salicylates of formula (IIIa) and substituted salicylates of formula (IIIb) are the same or different.

전형적으로, 상기 전촉매는 하기로 이루어진 그룹에서 선택된 치환기들의 세트이다:Typically, the procatalyst is a set of substituents selected from the group consisting of:

R1과 R2, R3, R4, R6, R7,R8 , R10, R11, R12은 수소이고; R5과 R9 은3차 부틸기이며; M은 타이타늄(Ti)이고; X 는 Cl이고 n은 정수 2이며R 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 7 , R 8 , R 10 , R 11 , R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is integer 2

R1과 R2, R3, R4, R6, R7,R8 , R10, R11, R12은 수소이고; R5과 R9 은3차 부틸기이며; M 은 타이타늄(Ti)이고; X 는 Cl이고 n은 정수 2이며; R 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 7 , R 8 , R 10 , R 11 , R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer 2;

R1과 R2, R3, R4, R6, R8 , R10, R12 은 수소이고; R5과 R9, R7, R11 은 3차 부틸기이며; M 은 타이타늄(Ti)이고; X 은 Cl이며 n 은 정수 2이다.R 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 , R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 , R 7 and R 11 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer 2.

전형적으로, 알칼리 금속 이온 첨가제는 n-부틸 리튬과 수소화 나트륨, 리튬 아미노알콕사이드, 리튬 디이소프로필아미드로 이루어진 그룹에서 선택된 한가지이다.Typically, the alkali metal ion additive is one selected from the group consisting of n-butyl lithium and sodium hydride, lithium aminoalkoxide, lithium diisopropylamide.

본 발명의 일 양태에서 하기를 포함하는 촉매 조성물이 제공된다:In one aspect of the invention there is provided a catalyst composition comprising:

a. 화학식 I의 전이 금속 기반 전촉매; a. Transition metal based procatalysts of Formula (I);

Figure 112015107756264-pct00005
Figure 112015107756264-pct00005

화학식 I         Formula I

여기서, R1과 R2, R4, R6 R8 , R10, R12 은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 아릴, 헤테로-아릴, 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고;Wherein R 1 and R 2 , R 4 , R 6 R 8 , R 10 , R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl, halide;

R5 와 R9 은 삼차알킬기이고;R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;

R7와 R11은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며;R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group;

R3 독립적으로 수소와 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기, 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택되고;R 3 is independently selected from hydrogen and halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group, sulfone group;

M은 하프늄(Hf)과 망간(Mn), 철(Fe), 레늄(Re), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 바나듐(V), 타이타늄(Ti)으로 이루어진 그룹에서 선택된 전이 금속이며;M is a group consisting of hafnium (Hf), manganese (Mn), iron (Fe), rhenium (Re), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), and titanium (Ti) Transition metal selected from;

X 는 Cl과 Br , I로 이루어진 그룹에서 선택된 할라이드이고 ;X is a halide selected from the group consisting of Cl, Br, I;

n 은 정수 2이다. n is an integer of 2.

b. 적어도 한 개의 알킬 알루미늄 공-촉매b. At least one alkyl aluminum co-catalyst

c. 적어도 한 개의 비활성 탄화수소 액체 매질c. At least one inert hydrocarbon liquid medium

전형적으로, 알킬 알루미늄 공-촉매는 메틸알루미노세인(methylaluminoxane)과 폴리-메틸알루미노세인, 트리에틸 알루미늄, 이소프레닐 알루미늄, 알루미늄 세스키클로라이드(sesquichloride), 트리-n-옥틸 알루미늄, 트리이소부틸 알루미늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 개의 화합물이다. Typically, alkyl aluminum co-catalysts are methylaluminoxane and poly-methylaluminosane, triethyl aluminum, isoprenyl aluminum, aluminum sesquichloride, tri-n-octyl aluminum, triiso At least one compound selected from the group consisting of butyl aluminum.

일 실시례에서, 상기 공촉매는 폴리메틸알루미노세인이다. In one embodiment, the cocatalyst is polymethylaluminosane.

전형적으로, 원소 알루미늄 대 원소 타이타늄 (Al/Ti)의 비율은50:1 - 1000:1이다.Typically, the ratio of elemental aluminum to elemental titanium (Al / Ti) is 50: 1-1000: 1.

전형적으로, 비활성 탄화수소 액체매질은 펜탄과 헥산, 시클로헥산, 메틸 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 톨루엔, 이소펜탄, 바르솔로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한가지이다.Typically, the inert hydrocarbon liquid medium is at least one selected from the group consisting of pentane and hexane, cyclohexane, methyl cyclohexane, heptane, octane, decane, toluene, isopentane, barsol.

본 발명의 일 실시례에서, 원소 알루미늄 대 원소 타이타늄 (Al/Ti)의 비율은 200:1 -300:1이고 비활성 탄화수소 액체매질은 바르솔이다.In one embodiment of the present invention, the ratio of elemental aluminum to elemental titanium (Al / Ti) is 200: 1 -300: 1 and the inert hydrocarbon liquid medium is barsol.

본 발명의 또 다른 일 실시례에서, 올레핀 중합 공정을 제공하며, 상기 공정은 하기를 포함한다:In another embodiment of the invention, an olefin polymerization process is provided, the process comprising:

i. 청구항1의 전이 금속 기반 전촉매와 적어도 한 개의 공-촉매를 원소 알루미늄 대 원소 타이타늄의 비율이50:1 - 1000:1이고, 비활성 탄화수소 액체매질의 존재하에서, 10 ℃-30℃의 온도에서 혼합하여 활성 촉매 조성물을 수득하는 단계,i. The transition metal based procatalyst of claim 1 and at least one co-catalyst are mixed at a temperature of 10 ° C.-30 ° C. in a ratio of elemental aluminum to elemental titanium of 50: 1 to 1000: 1 and in the presence of an inert hydrocarbon liquid medium. To obtain an active catalyst composition,

ii. 적어도 한 개의 올레핀 단량체를 상기 활성 촉매 조성물에 첨가하여 반응 혼합물을 수득하는 단계,ii. Adding at least one olefin monomer to the active catalyst composition to obtain a reaction mixture,

iii. 반응 혼합물을5℃-70℃의 온도에서 0.1-11바르의 압력에서1시간-10시간동안 중합처리하여 중합한 올레핀을 수득하는 단계.iii. The reaction mixture was polymerized at a pressure of 0.1-11 bar at a temperature of 5 ° C.-70 ° C. for 1 hour-10 hours to obtain a polymerized olefin.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따라, 상기에서 서술된 공정에 의하여 수득된 폴리올레핀을 제공하며, 상기 폴리올레핀은 풀린(dis-entangled) 초고분자량이고 하기의 특징들중 적어도 한가지 특징을 갖는다.According to another aspect of the present invention, there is provided a polyolefin obtained by the above-described process, wherein the polyolefin is dis-entangled ultra high molecular weight and has at least one of the following features.

i. 0.05 - 0.1 g/cc의 벌크 밀도;i. Bulk density of 0.05-0.1 g / cc;

ii. 1 백만 g /몰 - 6 백만 g/몰의 분자량;ii. Molecular weight of 1 million g / mol-6 million g / mol;

iii. 90 - 99%의 결정도;iii. Crystallinity of 90-99%;

iv. 10 - 32 dl/g의 내재 점도; iv. Intrinsic viscosity of 10-32 dl / g;

v. 섬유 및 다공 형태.v. Fiber and porous form.

전형적으로, 비활성 탄화수소 액체매질은 펜탄과 헥산, 시클로헥산, 메틸 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 톨루엔, 이소펜탄, 바르솔로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한가지이다. Typically, the inert hydrocarbon liquid medium is at least one selected from the group consisting of pentane and hexane, cyclohexane, methyl cyclohexane, heptane, octane, decane, toluene, isopentane, barsol.

본 발명의 한가지 실시례에서, 상기 올레핀 단량체는 에틸렌이고 비활성 탄화수소 액체매질은 바르솔이다.In one embodiment of the invention, the olefin monomer is ethylene and the inert hydrocarbon liquid medium is bar sol.

도 1은 전이 금속 기반 전촉매(A)을 종래 기술 촉매과 함께 이용한 중합반응의 비교 속도 프로필을 도시한다;
도 2는 전이 금속 기반 전촉매(A)와 종래 기술 촉매를 이용한 중합 프로필에 주는 공-촉매/촉매 (Al/Ti)의 작용을 도시한다;
도 3은 전촉매 (A)에 대한 EI (전자 이온화 ) 방식에서 취한 질량 스펙트럼을 도시한다;
도 4는 전촉매 (A)에 대한CI (화학 이온화) 방식에서 취한 질량 스펙트럼을 도시한다;
도 5는 전촉매 (B)에 대한 EI (전자 이온화 ) 방식에서 취한 질량 스펙트럼을 도시한다;
도 6은 본 발명의 전촉매을 이용하여 수득한 한가지 대표적인 중합체의 SEM 이미지를 도시한다;
도 7은 본 발명의 전촉매을 이용하여 수득한 한가지 대표적인 중합체의 XRD를 도시한다.
1 shows a comparative rate profile of a polymerization reaction using a transition metal based procatalyst (A) with a prior art catalyst;
2 shows the action of a co-catalyst / catalyst (Al / Ti) on a transition metal based procatalyst (A) and a polymerization profile using prior art catalysts;
3 shows the mass spectra taken in the EI (electron ionization) mode for the procatalyst (A);
4 shows the mass spectrum taken in CI (chemical ionization) mode for the procatalyst (A);
5 shows the mass spectra taken in the EI (electron ionization) mode for the procatalyst (B);
6 shows the present invention SEM images of one representative polymer obtained using a procatalyst are shown;
7 shows the present invention XRD of one representative polymer obtained using a procatalyst is shown.

본 발명의 일 양태에 따라, 전이 금속 기반 전촉매가 제공되고 이는 올레핀의 중합에서 이용되어 풀린(dis-entangled) 초-고분자 폴리올레핀을 제조할수 있다. According to one aspect of the present invention, a transition metal based procatalyst is provided which can be used in the polymerization of olefins to produce dis-entangled ultra-polymeric polyolefins.

본 발명의 새로운 전이 금속 기반 전촉매는 화학식 I로 표현된다:The novel transition metal based procatalyst of the present invention is represented by Formula I:

Figure 112015107756264-pct00006
Figure 112015107756264-pct00006

d. 화학식 Id. Formula I

화학식 I의 치환기들인 R1과 R2, R4, R6 R8 , R10, R12 은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 아릴, 헤테로-아릴, 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택된다. 화학식 I 의 R5 와 R9 은 삼차알킬기이고, 한편R7와 R11은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택된다.Substituents of formula (I) R 1 and R 2 , R 4 , R 6 R 8 , R 10 , R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl, halide. R 5 and R 9 in formula I are tertiary alkyl groups, while R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and tertiary alkyl groups.

또한, R3 은 수소와 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기, 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택된다.R 3 is also selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group, sulfone group.

화학식 I 의 M은 하프늄(Hf)과 망간(Mn), 철(Fe), 레늄(Re), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 바나듐(V), 타이타늄(Ti)으로 이루어진 그룹에서 선택된 전이 금속이다.M of Formula I is hafnium (Hf) and manganese (Mn), iron (Fe), rhenium (Re), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V), titanium (Ti) Transition metal selected from the group consisting of:

화학식 I의 n은 전이 금속 이온의 원자값을 충족시키는 X이온의 수이고 2이다. N in formula (I) is the number of X ions satisfying the atomic value of the transition metal ion and is 2.

한가지 실시례에서 화학식 (I)의 치환기들은 하기와 같다:In one embodiment the substituents of formula (I) are as follows:

R1과 R2, R3, R4, R6, R7,R8 , R10, R11, R12 은 수소이고; R5과 R9 은 3차 부틸기이며; M 은 타이타늄(Ti)이고; X는 Cl 이고 n은 정수 2이다.R 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 7 , R 8 , R 10 , R 11 , R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer 2.

또 다른 실시례에서 화학식 (I)의 치환기들은 하기와 같이 정의된다:In another embodiment, the substituents of formula (I) are defined as follows:

R1과 R2, R3, R4, R6, R8 , R10, R12 은 수소이고; R5과R9, R7, R11은 3차 부틸기이며; M 은 타이타늄(Ti)이고; X는 Cl 이고 n은 정수 2이다.R 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 , R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 , R 7 and R 11 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer 2.

본 발명의 또 다른 양태에서 화학식 (I) 의 전이 금속 기반 전촉매 제조 공정이 제공된다.In another aspect of the invention there is provided a process for preparing a transition metal based procatalyst of formula (I).

본 발명의 전이 금속 기반 전촉매 제조 공정이 하기에서 서술된다. The transition metal based procatalyst manufacturing process of the present invention is described below.

제1단계에서, 화학식 (II)의 방향성 디아민과 적어도 한 개의 화학식 (IIIa/IIIb)의 살리실알데히드는 반응하여 화학식 (IV)의 시프 염기 이민 리간드가 수득된다. 이 반응은40 oC에서 액체 매질의 끓는점까지의 온도에서 톨루엔과 크실렌, 헥산, 메탄올, 에탄올로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 개의 액체 매질에 용해된 p-톨루엔 술폰산과 황산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한가지의 존재하에서 실행된다. In a first step, the aromatic diamine of formula (II) and at least one salicyaldehyde of formula (IIIa / IIIb) are reacted to obtain a sieve base imine ligand of formula (IV). The reaction is at least one selected from the group consisting of p-toluene sulfonic acid and sulfuric acid dissolved in at least one liquid medium selected from the group consisting of toluene, xylene, hexane, methanol and ethanol at a temperature of 40 ° C to the boiling point of the liquid medium. Is executed in the presence of.

이 반응은 도식적으로 하기와 같이 표현된다.This reaction is represented schematically as follows.

Figure 112015107756264-pct00007
Figure 112015107756264-pct00007

화학식(II) 화학식(IIIa) 화학식(IIIb) 화학식(IV)Formula (II) Formula (IIIa) Formula (IIIb) Formula (IV)

II와 IIIa, IIIb, IV의 치환기들은 다음과 같이 정의된다:Substituents II, IIIa, IIIb, and IV are defined as follows:

R1과 R2, R4, R6 R8 , R10, R12 은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 아릴, 헤테로-아릴, 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고; R5 와 R9 은 삼차알킬기이고; R7와 R11은 같거나 다르며 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며; R3 은 수소와 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기, 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택된다.R 1 and R 2 , R 4 , R 6 R 8 , R 10 , R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl, halide; R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups; R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group; R 3 is selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group, sulfone group.

마지막 단계에서, 단계1에서 수득된 화학식 IV의 시프 염기 이민 리간드는 전이 금속 할라이드와 킬레이트화되어 화학식 I에서 표현된 본 발명의 전이 금속 기반 전촉매가 수득된다.In the last step, the sieve base imine ligand of formula IV obtained in step 1 is chelated with the transition metal halide to obtain the transition metal based procatalyst of the present invention represented by formula I.

또 다른 실시례에서, 본 발명의 전이 금속 기반 전촉매 제조 공정은 화학식 (IV)의 시프 염기 이민 리간드가 알칼리 금속 이온 첨가제와 반응하여 화학식 (V)의 시프 염기 이민 리간드의 알칼리 금속 염을 수득하는 단계를 동반한다. 알칼리 금속 염 형성 반응은 도식적으로 하기와 같이 표현된다:In another embodiment, the process for preparing a transition metal based procatalyst of the present invention is such that the seed base imine ligand of formula (IV) is reacted with an alkali metal ion additive to obtain an alkali metal salt of the seed base imine ligand of formula (V). Accompany the steps. The alkali metal salt formation reaction is represented schematically as follows:

Figure 112015107756264-pct00008
Figure 112015107756264-pct00008

화학식 (IV) 화학식 (V)    Formula (IV) Formula (V)

여기서, 치환기들 R1와 R2, R4, R6 R8 , R10 , R12 R5, R9와 R7 , R11, R3은 상기 정의한대로이고M1는 알칼리 금속 첨가제의 알칼리 금속 이온이다. Wherein the substituents R 1 and R 2 , R 4 , R 6 R 8 , R 10 , R 12 R 5 , R 9 and R 7 , R 11 , R 3 are as defined above and M 1 is an alkali of an alkali metal additive Metal ions.

화학식 V의 시프 염기 이민 리간드의 알칼리 금속 염은 차후 전이 금속 할라이드로 킬레이트화되어 화학식 I로 표현되는 본 발명의 전이 금속 기반 전촉매를 수득한다. The alkali metal salt of the Schiff base imine ligand of Formula V is then chelated with a transition metal halide to obtain the transition metal based procatalyst of the present invention represented by Formula I.

본 발명의 발명가들은 실험을 진행하면서 화학식 IV의 시프 염기 이민 리간드 또는 화학식 (V)의 시프 염기 이민 리간드의 알칼리 금속 염 대 전이 금속 할라이드의 비율이 전촉매의 유형을 결정하는데서 사활적인 역할을 한다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 화학식 IV의 시프 염기 이민 리간드 또는 화학식 (V)의 시프 염기 이민 리간드의 알칼리 금속 염 대 전이 금속 할라이드의 비율이 1:1이면 수득된 생성물은 화학식 (I)에 의해 표현된 모노-킬레이트화된 전촉매이다. The inventors of the present invention have conducted experiments that the ratio of alkali metal salts to transition metal halides of the Schiff base imine ligand of Formula IV or the Schiff base imine ligand of Formula (V) plays a vital role in determining the type of procatalyst. Found. For example, if the ratio of alkali metal salts to transition metal halides of the Schiff base imine ligand of Formula IV or the Schiff base imine ligand of Formula (V) is 1: 1, then the product obtained is a mono- represented by formula (I). It is a chelated procatalyst.

본 발명의 컨텍스트에서 술어 "알칼리 금속 염 형성" 또는 "알칼리 금속 이온 첨가" 또는 "의 알칼리 금속 염"은 알칼리 금속 이온이 히드록실기의 수소 이온을 치환하여 히드록실 산소 위치에서 유기 분자에 부착되는 화학 반응을 의미한다. The term "alkali metal salt formation" or "alkali metal ion addition" or "alkali metal salt of" in the context of the present invention means that the alkali metal ion is attached to the organic molecule at the hydroxyl oxygen position by substituting the hydrogen ions of the hydroxyl group. Means a chemical reaction.

또한, 화학식 IV 또는 화학식 V의 시프 염기 이민 리간드 대 전이 금속 할라이드의 비율은 2:1이면 수득된 생성물은 비스-킬레이트화된 리간드를 포함하는 전촉매이다. In addition, if the ratio of the seed base imine ligand of the formula IV or formula V to the transition metal halide is 2: 1, the obtained product is a procatalyst comprising a bis-chelated ligand.

또한, 트리스-킬레이트화된 리간드를 포함하는 전촉매를 제조하자면 화학식 IV 또는 화학식 V의 시프 염기 이민 리간드 대 전이 금속 할라이드의 비율은 3:1로 유지되어야 한다. In addition, to prepare a procatalyst comprising a tris-chelated ligand, the ratio of the sieve base imine ligand to the transition metal halide of Formula IV or Formula V should be maintained at 3: 1.

화학식 (IV)의 시프 염기 이민 리간드의 염의 형성에 선택되는 알칼리 금속 이온 첨가제는n-부틸리튬과 수소화 나트륨, 리튬 아미노알콕사이드, 리튬 디이소프로필아미드, 이의 결합물들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. Alkali metal ion additives selected for the formation of salts of the sieve base imine ligands of formula (IV) include, but are not limited to, n-butyllithium and sodium hydride, lithium aminoalkoxides, lithium diisopropylamides, and combinations thereof.

일 실시례에서, 화학식 (IV)의 시프 염기 이민 리간드를 수득하는데 이용되는 화학식 (IIIa)의 치환 살리실알데히드와 화학식 (IIIb)의 치환 살리실알데히드는 동일하다.In one embodiment, the substituted salicyaldehyde of formula (IIIa) and substituted salicyaldehyde of formula (IIIb) are the same used to obtain the seed base imine ligand of formula (IV).

또 다른 실시례에서, 화학식 (IV)의 시프 염기 이민 리간드를 수득하는데 이용되는 화학식 (IIIa)의 치환 살리실알데히드와 화학식 (IIIb)의 살리실알데히드는 다르다.In another embodiment, the substituted salicyaldehyde of formula (IIIa) is different from the salicylate of formula (IIIb), which is used to obtain the seed base imine ligand of formula (IV).

본 발명의 공정에서 이용되는 전이 금속 할라이드는 하프늄(Hf) 할라이드와 망간(Mn) 할라이드, 철(Fe) 할라이드, 레늄(Re) 할라이드, 텅스텐(W) 할라이드, 니오븀(Nb) 할라이드, 탄탈럼(Ta) 할라이드, 바나듐(V) 할라이드, 타이타늄(Ti) 할라이드, 이의 결합물들을 포함하지만 이에 제한되지 않으며 할라이드는 염화물과 브롬화물, 요오드화물로 이루어진 그룹에서 선택된다. 타이타늄 테트라클로라이드는 본 발명의 목적으로 바람직하게 전이 금속 할라이드로 이용된다.The transition metal halides used in the process of the present invention are hafnium (Hf) halides and manganese (Mn) halides, iron (Fe) halides, rhenium (Re) halides, tungsten (W) halides, niobium (Nb) halides, tantalum ( Ta) halides, vanadium (V) halides, titanium (Ti) halides, and combinations thereof, halides are selected from the group consisting of chlorides, bromide and iodide. Titanium tetrachloride is preferably used as transition metal halide for the purposes of the present invention.

일 실시례에서, 본 발명의 전이 금속 기반 전촉매는 올레핀을 중합하는 동종의 전촉매로 이용될수 있다.In one embodiment, the transition metal based procatalyst of the present invention may be used as a homogeneous procatalyst for polymerizing olefins.

본 발명의 전이 금속 기반 전촉매는 무기산화물, 유기 지지체, 기타 무기 지지체, 덴드리머와 같은 기타 마크로 분자 및 중합체 지지체 등의 이용을 동반하는 여러가지 공지된 고정(immobilization)기술을 적용하여 이종의 촉매로 전환될수도 있다. 본 발명의 전이 금속 기반 전촉매와 지지체는 결합(bond)에 의하여 서로 결합되어 있으며 이는 공유 결합 및 수소 결합, 배위 결합, 배위 공유 결합, 물리적 결합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. The transition metal-based procatalyst of the present invention is converted to a heterogeneous catalyst by applying various known immobilization techniques involving the use of inorganic oxides, organic supports, other inorganic supports, other macromolecules such as dendrimers, and polymer supports. It could be. The transition metal based procatalyst and the support of the present invention are bonded to each other by a bond, including but not limited to covalent bonds and hydrogen bonds, coordination bonds, coordination covalent bonds, and physical bonds.

본 발명의 또 다른 일 양태에 따라 촉매 조성물이 제공된다. 촉매 조성물은 화학식 I에 의하여 표현되는 전이 금속 기반 전촉매와 적어도 한 개의 알킬 알루미늄, 공-촉매, 적어도 한 개의 비활성 탄화수소 액체 매질을 포함한다. 촉매 조성물을 제조하기 위하여전촉매 및 공-촉매가 비활성 탄화수소 매질에 함께 넣어야 한다. 그러나, 전촉매의 유기 리간드의 성질에 의하여, 전촉매는 비활성 탄화수소 액체매질에서 직접 용해될수 없다. 그러므로, 전촉매는 톨루엔 등의 용매에서 먼저 용해되며 이는 차후 알킬 알루미늄을 함유하는 비활성 탄화수소 액체매질의 현탁액과 접촉하게 된다. According to another aspect of the present invention, a catalyst composition is provided. The catalyst composition comprises a transition metal based procatalyst represented by formula I and at least one alkyl aluminum, co-catalyst, at least one inert hydrocarbon liquid medium. The precatalyst and co-catalyst must be put together in an inert hydrocarbon medium to prepare the catalyst composition. However, due to the nature of the organic ligands of the procatalyst, the procatalyst cannot be directly dissolved in the inert hydrocarbon liquid medium. Therefore, the procatalyst is first dissolved in a solvent such as toluene and then comes into contact with a suspension of an inert hydrocarbon liquid medium containing alkyl aluminum.

촉매 조성물 제조 목적에 유용한 공-촉매는 몌틸알루미노세인과 폴리-메틸알루미노세인, 트리에틸 알루미늄, 이소프레닐 알루미늄, 알루미늄 세스키클로라이드(sesquichloride), 트리-n-옥틸 알루미늄, 트리이소부틸 알루미늄, 이의 결합물들로 이루어진 그룹에서 선택된 알킬 알루미늄 화합물이다. 상세하게는, 폴리-메틸알루미노세인이 공-촉매로 이용된다.Co-catalysts useful for the preparation of catalyst compositions include methylaluminosane and poly-methylaluminosane, triethyl aluminum, isoprenyl aluminum, aluminum sesquichloride, tri-n-octyl aluminum, triisobutyl aluminum And alkyl aluminum compounds selected from the group consisting of combinations thereof. Specifically, poly-methylaluminosane is used as co-catalyst.

원소 알루미늄 대 원소 타이타늄 (Al/Ti)의 비율은 중합 반응에서 중요하다. 따라서, 원소 알루미늄 대 원소 타이타늄의 비율은50:1-1000:1에 달하며, 상세하게는 비율이 200:1 -300:1이다. The ratio of elemental aluminum to elemental titanium (Al / Ti) is important in the polymerization reaction. Thus, the ratio of elemental aluminum to elemental titanium amounts to 50: 1-1000: 1, specifically the ratio is 200: 1 -300: 1.

본 발명의 목적에 유용한 비활성 탄화수소 액체 매질의 실례는 펜탄 및 헥산, 시클로헥산, 메틸 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 톨루엔, 이소펜탄, 바르솔을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 일련의 실험후 본 발명의 발명가들은 바르솔이 가장 적합한 비활성 탄화수소 액체 매질이라는 것을 발견하였다. Examples of inert hydrocarbon liquid media useful for the purposes of the present invention include, but are not limited to, pentane and hexane, cyclohexane, methyl cyclohexane, heptane, octane, decane, toluene, isopentane, barsol. After a series of experiments, the inventors of the present invention found that barsol is the most suitable inert hydrocarbon liquid medium.

본 발명의 또 다른 양태에 따라 화학식 I에 의하여 표현되는 본 발명의 전이 금속 기반 전촉매를 이용하여 올레핀을 중합하여 풀린 (dis-entangled) 초-고분자 폴리올레핀을 수득하는 공정을 제공한다. According to another aspect of the present invention there is provided a process for polymerizing an olefin using the transition metal based procatalyst of the present invention represented by formula (I) to obtain a dis-entangled ultra-polymer polyolefin.

본 발명의 전이 금속 기반 전촉매을 이용하여 동일중합 또는 공-중합방식에서 선택적으로 모든 나노 재료를 포함하여 탄소 나노 튜브(단일, 다중벽을 한 것 등)와 실리카, 그래핀(grapheme)같은 적합한 나노 입자 보조제의 존재하에서 올레핀 중합을 실행할수 있다. Using the transition metal-based procatalyst of the present invention, suitable nanos such as carbon nanotubes (single, multi-walled, etc.), silica and graphene, including all nanomaterials, optionally in co- or co-polymerization mode Olefin polymerization can be carried out in the presence of a particle aid.

올레핀의 중합을 주위 온도 조건과 압력하에서 끓는점 이상의 액체매질과 본 발명의 전촉매, 활성제로서 적합한 알루미늄알킬의 존재하에서 실행할수 있다. The polymerization of the olefins can be carried out under ambient temperature conditions and pressures in the presence of a liquid medium above the boiling point and in the presence of aluminum alkyls suitable as procatalysts, activators of the invention.

본 발명에 따라, 제1단계에서, 전이 금속 기반 전촉매를 적합한 조건에서 적어도 한 개의 알킬 알루미늄 화합물로 처리하여 활성화한다. 알킬 알루미늄 화합물은 메틸알루미노세인과 폴리-메틸알루미노세인, 트리에틸 알루미늄, 이소프레닐 알루미늄, 알루미늄 세스키클로라이드(sesquichloride), 트리-n-옥틸 알루미늄, 트리이소부틸 알루미늄, 이의 결합물들을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 예시적인 실시례에서, 알킬 알루미늄 화합물은 폴리-메틸알루미노세인이다. 전이 금속 기반 전촉매를 충분히 활성화하기 위하여 알루미늄 대 타이타늄의 비율을50:1 - 1000:1로 유지한다. 전촉매의 활성은 비활성 탄화수소 액체 매질에 현탁된 공촉매를 중합 유닛의 톨루엔에 용해된 전촉매에 중합 공정 개시전에 첨가하여 달성된다. 촉매의 활성화 동안에 액체 매질로 이용되는 비활성 탄화수소는 펜탄 및 헥산, 시클로헥산, 메틸 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 톨루엔, 이소펜탄, 바르솔, 이들의 결합물로 이루어진 그룹을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.According to the invention, in the first step, the transition metal based procatalyst is activated by treatment with at least one alkyl aluminum compound under suitable conditions. Alkyl aluminum compounds include methylaluminosane and poly-methylaluminosane, triethyl aluminum, isoprenyl aluminum, aluminum sesquichloride, tri-n-octyl aluminum, triisobutyl aluminum, and combinations thereof But not limited to this. In an exemplary embodiment of the invention, the alkyl aluminum compound is poly-methylaluminosane. The ratio of aluminum to titanium is maintained at 50: 1 to 1000: 1 to fully activate the transition metal based procatalyst. The activity of the procatalyst is achieved by adding the cocatalyst suspended in an inert hydrocarbon liquid medium to the precatalyst dissolved in toluene of the polymerization unit prior to initiation of the polymerization process. Inert hydrocarbons used as liquid medium during activation of the catalyst include, but are not limited to, groups consisting of pentane and hexane, cyclohexane, methyl cyclohexane, heptane, octane, decane, toluene, isopentane, barsol, combinations thereof Do not.

촉매의 활성화 동안에 액체매질로 이용되는 비활성 탄화수소는 바르솔이다.The inert hydrocarbon used as liquid medium during the activation of the catalyst is bar sol.

촉매 활성화의 방법 단계는10℃-30℃의 온도에서 비활성 대기하에서 실행된다. The method step of catalyst activation is carried out under an inert atmosphere at a temperature of 10 ° C-30 ° C.

제2단계에서, 2-18개의 탄소 원자를 갖는 올레핀 단량체는 활성 촉매에 첨가되어 반응 혼합물을 수득한다. 반응혼합물은 차후 -5℃ 내지 70℃의 온도에서 0.1 내지 11 바(bar)의 압력에서 1 내지 10시간 동안 중합 처리하여 풀린 초-고분자 폴리올레핀을 수득한다. 수득된 폴리올레핀의 분자량은 1백만g/몰 내지 6백만g/몰의 범위이다. 올레핀 중합 분야의 당업자들에게 공지된 바와 같이 중합 동안에 공정 조건을 적합하게 다양화하여 이 촉매 조성물을 이용하여 생산된 중합체의 분자량을 더 증가시킬 수 있다. 본 발명의 촉매 조성물을 이용하여 제조된 폴리올레핀의 고도의 얽힘 성질은 전촉매에 존재하는 리간드의 구조와 성질과 관련된다. 방향성 디아민과 치환 살리실알데히드에 기반한 리간드는 풀린 초-고분자 폴리올레핀을 생성하도록 촉매의 중심 타이타늄 주위의 전자적 및 기하학적(geometric) 환경을 조절한다. 본 발명의 전촉매는 또한 중합속도를 조절하는데 기여한다. 또한 공-촉매는 본 발명의 전촉매와 상호작용하여 양이온성 착물을 형성하며 이는 결과적인 폴리올레핀의 분자량을 조절하고 필요한 단계에서 중합 반응을 종결한다. In the second step, olefin monomers having 2-18 carbon atoms are added to the active catalyst to obtain a reaction mixture. The reaction mixture is subsequently polymerized at a pressure of 0.1 to 11 bar at a temperature of −5 ° C. to 70 ° C. for 1 to 10 hours to obtain an unwrapped ultra-polymer polyolefin. The molecular weight of the polyolefin obtained is in the range of 1 million g / mol to 6 million g / mol. As known to those skilled in the art of olefin polymerization, the process conditions can be suitably varied during polymerization to further increase the molecular weight of the polymer produced using this catalyst composition. The high entanglement properties of polyolefins prepared using the catalyst compositions of the present invention are related to the structure and properties of the ligands present in the procatalyst. Ligands based on aromatic diamines and substituted salicyaldehydes regulate the electronic and geometric environment around the central titanium of the catalyst to produce unwrapped ultra-polymeric polyolefins. The procatalyst of the present invention also contributes to controlling the rate of polymerization. The co-catalyst also interacts with the procatalyst of the present invention to form cationic complexes, which control the molecular weight of the resulting polyolefin and terminate the polymerization reaction at the necessary stages.

본 발명의 예시적인 실시예에서 에틸렌의 중합은 본 발명의 전이 금속 기반 전촉매를 이용하여 실행되었다. 결과의 폴리에틸렌은 고도의 풀림도를 갖는다(highly disentangled). 풀림도는 용융 온도 아래에서 압력 하에서 시트 형성과 같은 시험을 진행하여 관측하였다. 시트를 1 GPa가 넘는 고강도 필름과 테이프, 섬유로 뽑을 수 있다는 것도 관측되었다. 수득한 폴리에틸렌을 고강도의 상이한 형태들로 성형하였다.In an exemplary embodiment of the present invention, polymerization of ethylene was carried out using the transition metal based procatalyst of the present invention. The resulting polyethylene is highly disentangled. The degree of annealing was observed by running a test such as sheet formation under pressure under the melting temperature. It has also been observed that the sheets can be pulled out with high strength films, tapes and fibers of over 1 GPa. The polyethylene obtained was molded into different forms of high strength.

화학식 (I)의 전이 금속 기반 촉매를 이용하여 수득한 폴리에틸렌은 하기의 성질을 보여준다:Polyethylene obtained using a transition metal based catalyst of formula (I) shows the following properties:

- 0.05 - 0.1 g/cc의 벌크 밀도;A bulk density of 0.05-0.1 g / cc;

- 90 - 99%의 결정도;90-99% crystallinity;

- 1 백만 g /몰 - 6 백만 g/몰의 분자량;A molecular weight of 1 million g / mol 6 million g / mol;

- 10 - 32 dl/g의 내재 점도; An intrinsic viscosity of 10-32 dl / g;

- 섬유 및 다공 형태.-Fibrous and porous forms.

본 발명은 비제한적인 하기의 실시례들로 서술된다.The invention is illustrated by the following non-limiting examples.

실시례들Examples

실시례 1:Example 1:

단계 A: 시프 염기 이민 리간드 (C)의 제조 Step A: Preparation of Ship Base Imine Ligand (C)

모든 조작들은 질소대기에서 진행되었다. m-페닐렌디아민(1.08 g, 10mmol)과 3-터트 부틸 살리실알데히드(3.42mL, 20mmol), p-톨루엔 술폰산(10mg) 이 무수 톨루엔(50mL)에 용해되였고 이 혼합물이 110oC 에서 질소 대기하에서 5시간동안 교반되었다. 결과의 혼합물을 진공에서 응축하여 비정제 시프 염기 이민 리간드 (C)를 진갈색의 고체로 수득하였다. 비정제 시프 염기 이민 리간드 (C)는 칼럼크로마토그래피로 실리카 겔에서n-헥산/에틸 아세테이트(100:1)을 용리제로 이용하여 정화하여 순수한 생성물인 시프 염기 이민 리간드 (C)를 밝은 오렌지색의 고체로 제공하였다 (3.6 g; 수득률 85%).All operations were carried out in nitrogen atmosphere. m-phenylenediamine (1.08 g, 10 mmol), 3-tert butyl salicylicaldehyde (3.42 mL, 20 mmol) and p-toluene sulfonic acid (10 mg) were dissolved in anhydrous toluene (50 mL) and the mixture at 110 ° C. Stirred under nitrogen atmosphere for 5 hours. The resulting mixture was condensed in vacuo to yield crude sheep base imine ligand (C) as a dark brown solid. The crude seed base imine ligand (C) was purified by column chromatography on silica gel using n-hexane / ethyl acetate (100: 1) as the eluent to give the pure product, the ship base imine ligand (C) as a light orange solid. (3.6 g; yield 85%).

Figure 112015107756264-pct00009
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시프 염기 이민 리간드 Ship Base Imine Ligand

(C)         (C)

단계 B: 시프 염기 이민 리간드의 리튬화 다음 사염화 타이타늄으로 킬레이트화 Step B: Lithiation of the Ship Base Imine Ligand followed by Chelation with Titanium Tetrachloride

Figure 112015107756264-pct00010
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시프 염기 이민 리간드 (C) 1:1(리간드:TiCl4) 또는 모노 킬레이트 (A)Seep base imine ligand (C) 1: 1 (ligand: TiCl 4 ) or mono chelate (A)

모든 조작들은 질소 대기하에서 실행되었다. 시프 염기 이민 리간드 (C) (1.0g, 2.33mmol) 은 건조성 디에틸 에테르 (100mL)에서 완만한 교반하에서 용해되였고 결과의 혼합물은 -78 ℃로 건조성 얼음, 아세톤 배스(bath)를 이용하여 냉각되었다. 이 혼합물에, 1.52M의 n-부틸리튬/n-헥산 용액 (3.2mL, 4.94mmol)을 한방울씩 10-15분동안 첨가하였다. 이 용액을 실온으로 승온시키고 3시간동안 교반하여 리튬화반응을 완결하였다. 결과의 혼합물을 -78 ℃로 다시 냉각하였고 TiCl4(0.25mL, 2.32mmol)을 한방울씩 첨가하였다. 이 용액을 실온으로 승온시키고 15-18시간 동안 교반하여 짙은 붉은 밤색의 용액을 수득하였다. 용액을 진공속에서 응축하여 비정제물질 (A)를 진밤색의 고체물질로 수득하였다. 디클로로메탄 중50.0mL 몫을 비정제물질(A)에 첨가하고 5분동안 교반하였고 차후 매질 다공도G-2의 소결 깔때기를 통과시켜 여과하였다. 이 단계를 두 번 반복하여 (50mL 디클로로메탄 -매번) 비정제물질 (A)에서 모든 고체 불순물을 제거하였다. 유기 여과액(DCM 추출물)을 결합하였고 진공하에서 건조하여 밤색의 고체물질을 수득하였다. 이 고체물질을 n-헥산/디 에틸 에테르(95:5) 용액 (3번, 매번20mL 용액)으로 세척하였고, 이어 n-헥산(20mL)로 세척하여 순수한 (모노 킬레이트) (A)를 붉은 밤색의 고체물질 (1.3g, 수득률 97%)로 제공하였다.All operations were performed under nitrogen atmosphere. Seef base imine ligand (C) (1.0 g, 2.33 mmol) was dissolved in dry diethyl ether (100 mL) under gentle stirring and the resulting mixture was dried at -78 ° C using a dry ice, acetone bath. By cooling. To this mixture, 1.52 M n-butyllithium / n-hexane solution (3.2 mL, 4.94 mmol) was added dropwise for 10-15 minutes. The solution was warmed to room temperature and stirred for 3 hours to complete the lithiation reaction. The resulting mixture was cooled back to -78 ° C and TiCl 4 (0.25 mL, 2.32 mmol) was added dropwise. The solution was warmed to room temperature and stirred for 15-18 hours to give a dark red brown solution. The solution was condensed in vacuo to yield crude (A) as a dark brown solid. A 50.0 mL portion of dichloromethane was added to the crude (A) and stirred for 5 minutes and then filtered through a sinter funnel of medium porosity G-2. This step was repeated twice (50 mL dichloromethane-each time) to remove all solid impurities from the crude (A). The organic filtrate (DCM extract) was combined and dried in vacuo to yield a brown solid. This solid was washed with n-hexane / diethyl ether (95: 5) solution (3 times, 20 mL solution each time), followed by n-hexane (20 mL) to give pure (mono chelate) (A) reddish brown Solid (1.3 g, yield 97%).

유사하게 상기 합성과정은 리간드: TiCl4몰비가 2:1일 때 비스 킬레이트가 생기게 하고 리간드: TiCl4몰비가 3:1일 때 트리스 킬레이트가 생기게한다.Similarly, the synthesis yields bis chelates when the ligand: TiCl 4 mole ratio is 2: 1 and tris chelates when the ligand: TiCl 4 mole ratio is 3: 1.

특성화 데이터Characterization data

a. 치환기가 하기와 같은 (A)화학식 I:a. (A) Formula I wherein the substituent is:

R1과 R2, R3, R4, R6, R7,R8 , R10, R11, R12은 수소이고; R5과 R9 은3차 부틸기이며; M 은 타이타늄(Ti)이고; X 는 Cl이고 n은 정수 2이다.R 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 7 , R 8 , R 10 , R 11 , R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer of 2.

전촉매: C28H30Cl2N2O2Ti d; 분자 화학식Procatalyst: C 28 H 30 Cl 2 N 2 O 2 Ti d; Molecular formula

원소 분석: C: 61.35% (이론상: 61.67%), H: 5.31% (이론상: 5.54%), Cl: 13.52% (이론상:13:00%), N: 5.09% (이론상:5.14%), Ti: 8.54% (이론상:8.78%).Elemental Analysis: C: 61.35% (Theoretical: 61.67%), H: 5.31% (Theoretical: 5.54%), Cl: 13.52% (Theoretical :: 13: 00%), N: 5.09% (Theoretical: 5.14%), Ti 8.54% (theoretical: 8.78%).

이러한 유형의 촉매들은 공지되어 있어 루이스산에서 양성 착물을 형성한다. 이리하여 EI 및 CI 방식를 이용할 때 이러한 예민한 촉매들에 대한 정확한 질량 스펙트럼을 얻기가 힘들다. 지어 트레이스(trace) 습기가Ti 킬레이트에서 HCl을 발생시켜 촉매 성분의 양성 등가물로 부가생성물을 형성할수 있다. 그럼에도 불구하고, 진붉은 밤색을 제외하고 원소분석으로부터의 Ti 및 Cl 존재의 간접 흔적은 제안된 분자/실험식에 도달하는데 충분하다. Catalysts of this type are known to form positive complexes in Lewis acids. This makes it difficult to obtain accurate mass spectra for these sensitive catalysts when using the EI and CI methods. Even trace moisture can generate HCl in Ti chelates to form adducts as positive equivalents of the catalyst component. Nevertheless, indirect traces of the presence of Ti and Cl from elemental analysis except for dark red brown are sufficient to reach the proposed molecular / experimental formula.

EI(전자 이온화)방식에서 취한 질량 스펙트럼(도 3)은 617.53m/z에서 피크를 보여주며 이는 펜탄(질량72)에서 분자이온의 부가생성물(질량545.46)에 해당한다. 펜탄 기체는 질량 스펙트럼 분석에EI 방식로 이용한다. CI(화학 이온화)분석 방식(도 4)에서, CI 방식에서 촉매가 안정한 리간드 부분으로 분해되므로428.56m/z의 리간드 피크만이 나타난다. The mass spectrum (FIG. 3) taken by the EI (electron ionization) method shows a peak at 617.53 m / z, which corresponds to the adduct of molecular ions (mass 545.46) in pentane (mass 72). Pentane gas is used in the EI method for mass spectral analysis. In the CI (chemical ionization) assay mode (FIG. 4), only a ligand peak of 428.56 m / z appears as the catalyst decomposes into a stable ligand moiety in the CI mode.

B. 치환기가 하기와 같은 (B)화학식 I:B. Formula (I) wherein the substituent is as follows:

R1과 R2, R3, R4, R6, R8 , R10, R12 은 수소이고; R5과 R9, R7, R11 은 3차 부틸기이며; M 은 타이타늄(Ti)이고; X 은 Cl이며 n은 정수 2이다.R 1 and R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 , R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 , R 7 and R 11 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer of 2.

전촉매: C36H46Cl2N2O2Ti의 분자 화학식 Procatalyst: Molecular Formula of C 36 H 46 Cl 2 N 2 O 2 Ti

원소 분석: C: 65.54% (이론상: 65.76%), H: 7.11% (이론상: 7.05%), Cl: 11.12% (이론상: 10.78%), N: 4.15% (이론상: 4.26%), Ti: 7.15% (이론상: 7.28%).Elemental Analysis: C: 65.54% (Theoretical: 65.76%), H: 7.11% (Theoretical: 7.05%), Cl: 11.12% (Theoretical: 10.78%), N: 4.15% (Theoretical: 4.26%), Ti: 7.15 % (In theory: 7.28%).

EI(전자 이온화)방식에서 취한 질량 스펙트럼(도 5)은 541.48m/z에서 피크를 보여주며 이는 청구된 촉매의 리간드 부분(질량540.1)에 해당한다. EI 방식 분석동안에 촉매는 안정한 리간드 부분으로 분해된다. Ti 및 Cl 함유량에 관한 기타 관련 분석 데이터는 상기 촉매에 대하여 제안된 분가 화학식을 입증해준다. 상기 전촉매는 또한 에틸렌을 효과적으로 중합하며, 리간드가 아니라면 이런 경우가 없을 것이다.The mass spectrum (FIG. 5) taken by EI (electron ionization) shows a peak at 541.48 m / z, corresponding to the ligand portion of the claimed catalyst (mass 540.1). During the EI mode analysis, the catalyst decomposes into stable ligand moieties. Other relevant analytical data on Ti and Cl content demonstrate the proposed formula for the catalyst. The procatalyst also effectively polymerizes ethylene and would not be the case unless it was a ligand.

c. 비용, 독성, 반응속도 프로필, 반응기 c. Cost, toxicity, rate profile, reactor 파울링Fouling , 중합체 특성 등에 관하여 종래 기술의 촉매와 , Catalysts of the prior art 전촉매(A)를Procatalyst (A) 포함하는  Containing 촉매를 비교하여By comparing catalyst 전촉매(A)를Procatalyst (A) 포함하는 촉매가 종래 기술 촉매보다 효율적이라는 것을 보여줌 Shows that the containing catalyst is more efficient than the prior art catalyst

풀린 초고분자량 폴리에틸렌을 효과적으로 생성하는 종래 기술 촉매는 리간드 부분에 펜타플루오로 아닐린 성분을 함유한다. 종래 기술 촉매와 달리 전촉매 (A)를 함유한 전이 금속 촉매는 펜타플루오로 아닐린 성분을 갖지 않으며 이는 전촉매를 현존 종래 기술 촉매와 비교할 때 보다 친환경적으로 되도록 한다. Prior art catalysts that effectively produce unwrapped ultrahigh molecular weight polyethylene contain pentafluoro aniline components in the ligand moiety. Unlike prior art catalysts, transition metal catalysts containing a procatalyst (A) do not have a pentafluoro aniline component, which makes the procatalyst more environmentally friendly compared to existing prior art catalysts.

전촉매 (A)를 함유한 전이 금속 촉매는 종래 기술 촉매와 비교할 때 값비싼 펜타플루오로 아닐린 성분이 없으므로 아주 경제적이다. Transition metal catalysts containing the procatalyst (A) are very economical as they do not have an expensive pentafluoro aniline component compared to prior art catalysts.

종래 기술 촉매는 신속 반응속도 프로필(도1의 그래프에서 보여줌)을 보여주며 여기서는 중합 반응 온도가 방안 온도에서 55 oC로 자체로 4-5분동안에 증가하여 열 빼기를 크라이오스탯(cryostat)을 이용하여 제대로 하지 않는다면 중합 반응기의 파울링을 초래할수 있다. 한편, 동일한 중합 조건에서, 전촉매(A)를 포함한 전이 금속촉매는 보다 완만한 반응 속도(아래의 그래프에서 보여준바와 같이)를 보여주며 여기서는 중합 반응 온도가 서서히 방안 온도에서 최대 온도로 35-40분 동안에 증가한다. 전촉매 (A)를 포함한 촉매가 조절된 반응 속도를 보여주므로, 크라이오스탯(cryostat)의 부재속에서도 덩어리형성을 막아주는 느리고 안정되고 균일한 중합체 형성으로 인하여 대략 60℃의 온도에서도 반응기의 파울링을 막을수 있다. Prior art catalysts show a rapid reaction rate profile (shown in the graph of FIG. 1) where the polymerization temperature increases by itself to 55 o C at room temperature for 4-5 minutes to remove the cryostat. Improper use may result in fouling of the polymerization reactor. On the other hand, under the same polymerization conditions, the transition metal catalyst including the procatalyst (A) shows a slower reaction rate (as shown in the graph below), where the polymerization temperature is slowly increased from room temperature to maximum temperature 35-40. Increases in minutes. Since the catalyst with procatalyst (A) shows controlled reaction rates, fouling of the reactor at temperatures of approximately 60 ° C. due to slow, stable and uniform polymer formation which prevents lump formation even in the absence of cryostats. Can be prevented.

신속 운동 프로필을 가질뿐아니라, 종래 기술 촉매는 또한 중합체의 분자량이 신속히 증가하는 본래의 에틸렌 중합 성질도 보여준다. 이는 결과적으로 1-6백만g/mole의 낮은 분자량에서 특히, 중합체의 바람직한 수득률과 함께 중합체의 분자량을 조절하기 힘듬을 보여준다. 전촉매(A)를 포함한 전이 금속촉매는 제어된 완만한 반응 속도를 보여주며, 이는 공정 제어 개선에 유리하며, 특히1-6백만g/mole의 분자량을 달성하며 이와 함께 중합체 수득률을 개선하는데 유리하다. 1-6백만g/mole의MW는 중합체 처리를 용이하게 하는데서 이상적이여서 전촉매 (A)를 포함한 전이 금속 촉매는 생산성과 바람직한 분자량을 달성하는 공정에 관하여 효율적이다. In addition to having a rapid kinetic profile, the prior art catalysts also show the inherent ethylene polymerization properties of rapidly increasing molecular weight of the polymer. This in turn shows that at low molecular weights of 1-6 million g / mole, it is particularly difficult to control the molecular weight of the polymer with the desired yield of the polymer. Transition metal catalysts, including procatalysts (A), show controlled slow reaction rates, which is advantageous for improving process control, in particular for achieving molecular weights of 1-6 million g / mole and with increasing polymer yields. Do. MW of 1-6 million g / mole is ideal for facilitating polymer treatment, so transition metal catalysts including the procatalyst (A) are efficient with regard to processes that achieve productivity and desired molecular weight.

도2에서 보여준 그래프는 두 촉매에 관한 중합프로필에서 공-촉매/촉매 (Al/Ti) 비율의 효과를 보여준다. 공-촉매도 촉매를 활성화할뿐아니라 몰질량을 조절하는 사슬 마감제로 작용하므로 전촉매(A)를 포함한 전이 금속촉매의 Al/Ti 비율을 증가하면 분자량의 저하를 초래한다. 종래 기술 촉매의 경우에 MW는 Al/Ti 비율에 의하여 또한 그의 본래의 성질로 하여 증가한다. 따라서 전촉매 (A)를 포함하는 전이 금속 촉매는 1-6백만g/mole 영역에서 MW를 보다 잘 조절한다는 것을 보여준다.The graph shown in FIG. 2 shows the effect of the co-catalyst / catalyst (Al / Ti) ratio in the polymerization profile for both catalysts. Co-catalyst not only activates the catalyst but also acts as a chain finishing agent to control the molar mass, so increasing the Al / Ti ratio of the transition metal catalyst including the precatalyst (A) leads to a decrease in molecular weight. In the case of prior art catalysts, the MW increases by Al / Ti ratio and also in its original nature. The transition metal catalyst comprising procatalyst (A) thus shows better control of MW in the 1-6 million g / mole region.

전촉매(A)를 포함한 전이 금속촉매는 종래기술 촉매와 비교할 때 개선된 생산성으로 하여 바람직한 몰 질량을 달성할수 있다. 아래의 표1을 보라.The transition metal catalyst including the procatalyst (A) can achieve the desired molar mass with improved productivity as compared to prior art catalysts. See Table 1 below.

종래 기술 촉매와 비교하여 본 풀린 초고분자량 폴리에틸렌의 제조에서 전촉매(A)를 포함한 전이 금속촉매의 작용Action of Transition Metal Catalysts Including Procatalyst (A) in the Preparation of Unwrapped Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene Compared to Prior Art Catalysts 촉매catalyst *Al/Ti* Al / Ti 수득률 (g)Yield (g) 수득률(g/g cat)Yield (g / g cat) 시간 (m)Time (m) ASTM 스케일에서 백만 (g/mol)의 MWMW of Million (g / mol) at ASTM Scale 전촉매 A를 포함한 촉매Catalyst with Procatalyst A 222222 340340 850850 180180 22 전촉매 A를 포함한 촉매Catalyst with Procatalyst A 222222 440440 11001100 180180 1.91.9 전촉매 A를 포함한 촉매Catalyst with Procatalyst A 208208 460460 10501050 180180 2.722.72 종래 기술 촉매Prior art catalyst 220220 430430 843843 4545 6.86.8 종래 기술 촉매Prior art catalyst 220220 330330 647647 4545 6.96.9 종래 기술 촉매Prior art catalyst 257257 440440 863863 4545 7.17.1

● Al은 공촉매를 이용한PMAO에서 온 것이다. 중합은 매질로서 바르솔에서 2.5바르의 에틸렌 압력으로 500rpm교반하에서 진행된다. 반응기는 SS316 금속으로 되어있고 19L 능력이다.Al is from PMAO with cocatalyst. The polymerization proceeds under 500 rpm agitation at 2.5 bar ethylene pressure in Barsol as the medium. The reactor is made of SS316 metal and has a capacity of 19L.

각이한 공정 조건의 풀린 초고분자량 폴리에틸렌 제조에서 전촉매(A)를 포함한 전이 금속촉매의 작용 특성(리튬화 및 비리튬화 루트에 의한)은 결과를 예시하는 아래의 표2에서 제공하였다. 전형적인 중합 반응은1L Buchi Polyclave 유리 반응기에서 500mL 중합 매질을 이용하여PMAO 를 공-촉매로 첨가하여 진행하고 이어 촉매와 에틸렌을 주위 온도(26-28°C)에서 첨가한다. 교반속도는500 rpm이다.The functional properties (by lithiation and non-lithiation routes) of transition metal catalysts including the procatalyst (A) in the preparation of unwrapped ultrahigh molecular weight polyethylene under different process conditions are provided in Table 2 below to illustrate the results. A typical polymerization reaction proceeds with the addition of PMAO as a co-catalyst using a 500 mL polymerization medium in a 1 L Buchi Polyclave glass reactor followed by addition of the catalyst and ethylene at ambient temperature (26-28 ° C.). Stirring speed is 500 rpm.

촉매catalyst 촉매 (mg)Catalyst (mg) C2 압력 (바르)C2 pressure (bar) Al/TiAl / Ti 시간(분)Minutes 수득률(g/g 촉매)Yield (g / g catalyst) ASTM 스케일에서 백만 (g/mol)의 MWMW of Million (g / mol) at ASTM Scale 중합 매질Polymerization medium 리튬화 루트로 제조된 전촉매 A를 함유한 촉매Catalyst containing procatalyst A prepared with lithiated route 1818 2.52.5 8484 6060 543543 4.54.5 바르솔Barsol 1818 2.52.5 141141 6060 13151315 3.53.5 1818 2.52.5 141141 180180 13271327 5.95.9 1818 2.52.5 248248 4545 15541554 1.31.3 1818 2.52.5 248248 6060 17681768 1.81.8 1818 2.52.5 248248 120120 20712071 2.92.9 리튬화 루트로 제조된 전촉매 A를 함유한 촉매Catalyst containing procatalyst A prepared with lithiated route 16.516.5 2.52.5 215215 120120 42004200 3.93.9 바르솔Barsol 16.016.0 2.52.5 215215 120120 44004400 3.83.8 17.317.3 2.52.5 215215 120120 43004300 4.04.0 18.018.0 2.52.5 215215 120120 44004400 3.93.9 8.08.0 2.52.5 215215 120120 39003900 5.75.7 7.57.5 2.52.5 215215 120120 41004100 5.55.5 리튬화 루트로 제조된 전촉매 A를 함유한 촉매Catalyst containing procatalyst A prepared with lithiated route 1818 2.52.5 215215 180180 50005000 4.24.2 바르솔Barsol 1818 5.05.0 215215 180180 57005700 4.24.2 1414 5.05.0 215215 180180 67006700 5.35.3 1212 5.05.0 215215 180180 54005400 5.55.5 1010 7.07.0 215215 180180 54005400 5.85.8 1818 0.5-1.00.5-1.0 215215 360360 53005300 7.1 (15℃에서의 중합)7.1 (polymerization at 15 ° C.) 1818 0.5-1.00.5-1.0 215215 180180 52005200 6.2 (15℃에서의 중합)6.2 (polymerization at 15 ° C.) 리튬화 루트로 제조된 전촉매 A를 함유한 촉매Catalyst containing procatalyst A prepared with lithiated route 1818 2.52.5 215215 180180 42004200 4.84.8 톨루엔toluene 리튬화 루트로 제조된 전촉매 A를 함유한 촉매Catalyst containing procatalyst A prepared with lithiated route 1818 2.52.5 215215 180180 44004400 4.7 (중합 매질 헥산)4.7 (Polymerization Media Hexane) 헥산Hexane 비리튬화 루트로 제조된 전촉매 A를 함유한 촉매Catalyst containing procatalyst A made from non-lithiated route 16.516.5 2.52.5 215215 180180 43004300 4.14.1 바르솔Barsol 16.016.0 2.52.5 215215 180180 41004100 4.04.0 17.517.5 2.52.5 215215 180180 44004400 4.54.5 18.518.5 2.52.5 215215 180180 46004600 4.64.6 리튬화 루트로 제조된 전촉매 B를 함유한 촉매Catalyst containing procatalyst B prepared with lithiated route 20.420.4 2.52.5 215215 180180 38003800 3.93.9 바르솔Barsol 16.016.0 2.52.5 215215 180180 37003700 4.04.0 비리튬화 루트로 제조된 전촉매 B를 함유한 촉매Catalyst containing procatalyst B made from non-lithiated route 20.720.7 2.52.5 215215 180180 38503850 3.53.5 바르솔Barsol 1818 2.52.5 215215 180180 35003500 3.73.7

대부분의 중합 반응은 상당히 제어된 속도 프로필을 보여주며45-48℃의 온도에서 진행되었다. Most of the polymerization reactions showed a fairly controlled rate profile and proceeded at temperatures of 45-48 ° C.

상기 모든 실험들에서 수득한 폴리에틸렌은 섬유 및 다공 형태와 0.05-0.1 g/cc의 벌크 밀도, 높은 결정도를 가졌다(DSC 및 XRD에서 얻어짐). The polyethylene obtained in all the above experiments had a fiber and porous morphology, a bulk density of 0.05-0.1 g / cc, high crystallinity (obtained from DSC and XRD).

섬유 및 다공 형태를 보여주는 한가지 대표적인 중합체 샘플의SEM 이미지가 도6에서 예시되었다. A SEM image of one representative polymer sample showing fiber and porous morphology is illustrated in FIG. 6.

높은 결정도를 보여주는 한가지 대표적인 중합체 샘플의XRD가 도7에서 예시되었다. XRD of one representative polymer sample showing high crystallinity is illustrated in FIG. 7.

전촉매(A)를 포함한 전이 금속촉매를 이용하여 수득한DUHMPE는XRD로 볼 때 모든 측면에서(0.05-0.10 g/cc의 낮은 벌크 밀도; 개선된 결정도 95-99%) 용융점 아래에서 연신 가능성과 섬유/다공 형태에서 종래 기술 촉매에 의하여 수득한DUHMWPE와 동일하다. DUHMPE obtained using a transition metal catalyst with a procatalyst (A) is capable of stretching below the melting point in all respects (low bulk density of 0.05-0.10 g / cc; improved crystallinity 95-99%) in terms of XRD And in fiber / pore form are the same as the DHHMWPE obtained by the prior art catalyst.

[발명의 효과][Effects of the Invention]

본 발명의 새로운 전이 금속 기반 전촉매는 효과적으로 중합 반응 속도를 제어하고 보다 효율적으로 분자량을 조절하며 따라서 중합 공정을 경제적이고 친환경적으로 되게 한다. The novel transition metal based procatalyst of the present invention effectively controls the polymerization reaction rate and more efficiently adjusts the molecular weight, thus making the polymerization process economical and environmentally friendly.

본 발명의 전이 금속 기반 전촉매는 종래 기술 촉매를 이용한 중합 공정과 달리 중합 유닛의 파울링을 막는다. The transition metal based procatalyst of the present invention, unlike the polymerization process using prior art catalysts, prevents fouling of the polymerization unit.

이 설명서 전반에 걸쳐 용어 "포함하다(comprise)", 또는 "comprises" 또는 "comprising"과 같은 변형들은 언급된 요소 또는 정수, 단계, 또는 요소들 또는 정수들, 단계들의 그룹의 포함을 의미하지만, 임의의 다른 요소 또는 정수, 단계, 또는 요소들 또는 정수, 단계들의 그룹의 배제를 의미하지 않는 것으로 이해해야 할 것이다. Throughout this description the term "comprise", or variations such as "comprises" or "comprising" means the inclusion of the element or integer, step, or group of elements or integers, steps mentioned, It should be understood that it does not mean the exclusion of any other element or integer, step, or group of elements or integers, steps.

표현 "적어도" 또는 "적어도 한 개"의 사용은 한 개 또는 그 이상의 요소들 또는 성분들 또는 양들의 사용을 암시하는데, 그것은 이 사용이 본 발명의 실시방식에서 실행되어 한 개 또는 그 이상의 바람직한 목적들 또는 결과들을 달성하기때문이다. The use of the expression "at least" or "at least one" implies the use of one or more elements or components or amounts, which use is carried out in the practice of the invention to one or more preferred purposes. To achieve the results or results.

이 설명서에 포함된 문헌들, 재료들, 장치들, 제품들 등의 논의는 단지 본 발명의 컨텍스트를 제공하는 것을 목적으로 할뿐이다. 이는 이들중 임의의 것 또는 모두가 출원의 우선권 날짜 이전에 임의의 곳에 존재한 것으로 하여 이들이 종래 기술 기반의 한 부분이고 본 발명과 관련된 분야에서 통상의 지식으로 된다는 것을 인정하는 것이 아니다. The discussion of documents, materials, devices, products, and the like contained in this manual is merely for the purpose of providing a context for the present invention. It is not admitted that any or all of these existed anywhere prior to the priority date of the application, and thus they are part of the prior art base and become common knowledge in the field related to the present invention.

여러가지 물리적 파라미터들 또는 크기들, 양들에 대하여 언급된 수값들은 근사값들에 불과하며 파라미터 또는 크기들, 양들에 할당된 수값들 보다 크거나/작은 값들도 이 설명서에서 달리 언급하지 않은 한, 본 발명의 범위에 속한다는 것을 예상해야 한다. Numerical values stated for various physical parameters, or sizes, or quantities are approximate and are not intended to be greater than / less than the numerical values assigned to the parameter, size, or quantity, unless otherwise indicated in this specification. You should expect to be in range.

바람직한 실시방식의 특징들에 상당한 강조를 주었으나 많은 추가 특징들이 추가될수 있고 많은 변화들이 본 발명의 원리에서 벗어나지 않으면서 바람직한 실시방식들에 가해질수 있다는 것을 인정해야 할 것이다. 본 발명의 바람직한 실시방식의 이들 또는 기타 변화들은 이 설명서로 부터 당업자들에게 명백한 것으로 하여 앞선 설명들은 본 발명을 예시적으로 서술한 것에 불과하며 제한하는 것이 아니라는 것을 명백히 이해해야 할 것이다.While considerable emphasis has been placed on the features of the preferred embodiments, it will be appreciated that many additional features may be added and many changes may be made to the preferred embodiments without departing from the principles of the invention. These or other variations of the preferred embodiment of the present invention will be apparent to those skilled in the art from this description, it should be clearly understood that the foregoing descriptions are merely illustrative of the present invention and not limiting.

특정한 실시례들에 대한 앞선 설명들은 일반 개념에서 벗어나지 않으면서 다른 사람들이 현존 지식을 적용하여 용이하게 여러 응용에서 이러한 특정한 실시례들을 변경하고/또는 적응할수 있도록 본 발명의 일반적 성질을 충분히 보여주며, 따라서, 이러한 변경들과 적응들은 본 발명의 실시례들의 등가물의 개념과 범위내에서 이해되어야 하고 의도되었다. 여기서 이용된 표현들과 술어들은 설명을 목적으로 하지 제한을 목적으로 하지 않는다. 그러므로, 본 발명의 실시례들이 적합한 실시례들에 관하여 서술되였지만 당업자들은 본 발명의 실시례들이 실시될수 있다는 것을 알게 될 것이다.The foregoing descriptions of specific embodiments fully illustrate the general nature of the invention so that others may readily apply existing knowledge to modify and / or adapt these specific embodiments in various applications without departing from the general concept, Accordingly, such changes and adaptations are to be understood and intended within the spirit and scope of equivalents of embodiments of the present invention. The expressions and predicates used herein are for the purpose of description and not of limitation. Therefore, although embodiments of the invention have been described with reference to suitable embodiments, those skilled in the art will recognize that embodiments of the invention may be practiced.

Claims (19)

화학식 I에 의하여 표현된 전이 금속 기반 전촉매에 있어서,
Figure 112019066189802-pct00011

화학식 I
R1, R2, R4, R6, R8, R10 및 R12 은 같거나 다르며, 독립적으로 수소, 아릴, 헤테로-아릴 및 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고;
R5 와 R9 은 삼차 알킬기이고;
R7와 R11은 같거나 다르며, 독립적으로 수소와 삼차 알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며;
R3는 독립적으로 수소, 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기 및 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택되고;
M은 하프늄(Hf), 망간(Mn), 철(Fe), 레늄(Re), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 바나듐(V) 및 타이타늄(Ti)으로 이루어진 그룹에서 선택된 전이 금속이며;
X는 Cl, Br 및 I로 이루어진 그룹에서 선택된 할라이드이고;
n은 정수 2인, 전이 금속 기반 전촉매.
In the transition metal based procatalyst represented by the formula (I),
Figure 112019066189802-pct00011

Formula I
R 1 , R 2 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 and R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl and halide;
R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;
R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and tertiary alkyl groups;
R 3 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group and sulfone group;
M is a group consisting of hafnium (Hf), manganese (Mn), iron (Fe), rhenium (Re), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V) and titanium (Ti) Transition metal selected from;
X is a halide selected from the group consisting of Cl, Br and I;
n is an integer of 2, a transition metal based procatalyst.
제1항에 있어서, 상기 전촉매는
i. R1, R2, R3, R4, R6, R7, R8, R10, R11 및 R12은 수소이고; R5과 R9은 3차 부틸기이며; M은 타이타늄(Ti)이고; X는 Cl이고 n은 정수 2인 것; 및
ii. R1, R2, R3, R4, R6, R8, R10 및 R12은 수소이고; R5, R9, R7 및 R11 은 3차 부틸기이며; M은 타이타늄(Ti)이고; X은 Cl이며 n은 정수 2인 것
으로 이루어진 그룹에서 선택된 치환기들의 세트로 이루어지는 것인, 전이 금속 기반 전촉매.
The method of claim 1, wherein the procatalyst is
i. R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 7 , R 8 , R 10 , R 11 and R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer of 2; And
ii. R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 and R 12 are hydrogen; R 5 , R 9 , R 7 and R 11 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl and n is an integer of 2
A transition metal based procatalyst, consisting of a set of substituents selected from the group consisting of:
제1항에 기재된 전이 금속 기반 전촉매의 제조방법에 있어서, 상기 제조방법은,
i. 화학식 (II)의 방향성 디아민과 적어도 하나의 치환된 화학식 (IIIa/IIIb)의 살리실알데히드를 반응시켜 화학식 (IV)의 시프 염기 이민 리간드를 수득하는 단계:
Figure 112019066189802-pct00012

화학식(II) 화학식(IIIa) 화학식(IIIb) 화학식(IV)
(상기 식에서 R1, R2, R4, R6, R8, R10 및 R12은 같거나 다르며, 독립적으로 수소, 아릴, 헤테로-아릴 및 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고;
R5와 R9은 삼차 알킬기이고;
R7와 R11은 같거나 다르며, 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며;
R3은 독립적으로 수소, 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기 및 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택된다);
ⅱ. 임의적으로, -78 ℃ 내지 실온의 범위의 온도에서, 알칼리 금속 이온 첨가제를 이용하여 화학식 (IV)의 시프 염기 이민 리간드에 알칼리 금속 이온을 첨가하여 화학식 (V)의 시프 염기 이민 리간드의 알칼리 금속 염을 수득하는 단계:
Figure 112019066189802-pct00013

화학식(IV) 화학식(V)
(상기 식에서 R1, R2, R4, R6, R8, R10 및 R12은 같거나 다르며, 독립적으로 수소, 아릴, 헤테로-아릴 및 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고;
R5와 R9 은 삼차 알킬기이고;
R7와 R11은 같거나 다르며, 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며;
R3은 독립적으로 수소, 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기 및 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택되고;
M1은 알칼리 금속 이온 첨가제의 알칼리 금속 이온이다); 및
ⅲ. -78 ℃ 내지 실온의 범위의 온도에서, 전이 금속 할라이드로 화학식 IV의 시프 염기 이민 리간드 또는 화학식 (V)의 시프 염기 이민 리간드의 알칼리 금속 염을 킬레이팅(chelating)하여 화학식 I로 표현되는 전이 금속 기반 전촉매를 수득하는 단계:
Figure 112019066189802-pct00014

화학식 I
(상기 식에서 R1, R2, R4, R6, R8, R10 및 R12은 같거나 다르며, 독립적으로 수소, 아릴, 헤테로-아릴 및 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고;
R5와 R9 은 삼차알킬기이고;
R7와 R11은 같거나 다르며, 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며;
R3은 독립적으로 수소, 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기 및 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택되고;
M은 하프늄(Hf), 망간(Mn), 철(Fe), 레늄(Re), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 바나듐(V) 및 타이타늄(Ti)으로 이루어진 그룹에서 선택된 전이 금속이며;
X는 Cl, Br 및 I로 이루어진 그룹에서 선택된 할라이드이고;
n은 정수 2이다);
를 포함하는 전이 금속 기반 전촉매의 제조방법.
In the method for producing a transition metal-based procatalyst according to claim 1,
i. Reacting the aromatic diamine of formula (II) with at least one substituted salicylicaldehyde of formula (IIIa / IIIb) to obtain a sieve base imine ligand of formula (IV):
Figure 112019066189802-pct00012

Formula (II) Formula (IIIa) Formula (IIIb) Formula (IV)
Wherein R 1 , R 2 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 and R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl and halide;
R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;
R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group;
R 3 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group and sulfone group);
Ii. Optionally, at a temperature in the range of −78 ° C. to room temperature, the alkali metal salt of the Schiff base imine ligand of Formula (V) is added by adding an alkali metal ion to the Schiff base imine ligand of Formula (IV) using an alkali metal ion additive. Obtaining:
Figure 112019066189802-pct00013

Formula (IV) Formula (V)
Wherein R 1 , R 2 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 and R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl and halide;
R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;
R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group;
R 3 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group and sulfone group;
M 1 is an alkali metal ion of an alkali metal ion additive); And
Iii. At a temperature in the range of −78 ° C. to room temperature, a transition metal represented by Formula I by chelating an alkali metal salt of the Schiff base imine ligand of Formula IV or the Schiff base imine ligand of Formula (V) with a transition metal halide Obtaining the Based Procatalyst:
Figure 112019066189802-pct00014

Formula I
Wherein R 1 , R 2 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 and R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl and halide;
R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;
R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group;
R 3 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group and sulfone group;
M is a group consisting of hafnium (Hf), manganese (Mn), iron (Fe), rhenium (Re), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V) and titanium (Ti) Transition metal selected from;
X is a halide selected from the group consisting of Cl, Br and I;
n is an integer 2);
Method for producing a transition metal-based procatalyst comprising a.
제3항에 있어서, 상기 전이 금속 할라이드에 대한, 화학식 IV의 시프 염기 이민 리간드 또는 화학식 (V)의 시프 염기 이민 리간드의 알칼리 금속 염의 비율은 1:1인, 제조방법.
The method of claim 3, wherein the ratio of the alkali metal salt of the sieve base imine ligand of formula IV or the sieve base imine ligand of formula (V) to the transition metal halide is 1: 1.
제3항에 있어서, 상기 단계 i는, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 메탄올 및 에탄올로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 한 개의 액체 매질 중에서, 40oC부터 상기 액체 매질의 끓는점까지 범위의 온도에서, p-톨루엔 술폰산과 황산으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 화합물의 존재 하에서 수행되는 것인, 제조방법.
The process of claim 3, wherein step i is selected from at least one liquid medium selected from the group consisting of toluene, xylene, hexane, methanol and ethanol, at a temperature ranging from 40 ° C. to a boiling point of the liquid medium. Wherein the process is carried out in the presence of at least one compound selected from the group consisting of sulfonic acid and sulfuric acid.
제3항에 있어서, 상기 치환된 살리실알데히드는 3-터트-부틸 살리실알데히드 및 3,5-디-터트-부틸 살리실알데히드로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 화합물인, 제조방법.
The method according to claim 3, wherein the substituted salicyaldehyde is at least one compound selected from the group consisting of 3-tert-butyl salicylaldehyde and 3,5-di-tert-butyl salicylaldehyde.
제3항에 있어서, 화학식 (IIIa)의 치환된 살리실알데히드와 화학식 (IIIb)의 치환된 살리실알데히드는 같거나 다른 것인, 제조방법.
The method of claim 3, wherein the substituted salicylaldehyde of formula (IIIa) and the substituted salicylaldehyde of formula (IIIb) are the same or different.
제3항에 있어서, 상기 전촉매는
i. R1, R2, R3, R4, R6, R7, R8, R10, R11 및 R12은 수소이고; R5과 R9은 3차 부틸기이며; M은 타이타늄(Ti)이고; X는 Cl이고; n은 정수 2인 것; 및
ii. R1, R2, R3, R4, R6, R8, R10 및 R12은 수소이고; R5, R9, R7 및 R11 은 3차 부틸기이며; M은 타이타늄(Ti)이고; X는 Cl이며; n은 정수 2인 것
으로 이루어진 그룹에서 선택된 치환기들의 세트로 이루어지는 것인, 제조방법.
The method of claim 3, wherein the procatalyst is
i. R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 7 , R 8 , R 10 , R 11 and R 12 are hydrogen; R 5 and R 9 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl; n is an integer of 2; And
ii. R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 and R 12 are hydrogen; R 5 , R 9 , R 7 and R 11 are tertiary butyl groups; M is titanium (Ti); X is Cl; n is an integer of 2
It consists of a set of substituents selected from the group consisting of.
제3항에 있어서, 상기 알칼리 금속 이온 첨가제는 n-부틸 리튬, 소듐 하이드라이드, 리튬 아미노알콕사이드 및 리튬 디이소프로필아마이드로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나인 것인, 제조방법.
The method of claim 3, wherein the alkali metal ion additive is at least one selected from the group consisting of n-butyl lithium, sodium hydride, lithium aminoalkoxide and lithium diisopropylamide.
촉매 조성물에 있어서,
i. 화학식 I 에 의해 표현된 전이 금속 기반 전촉매로서,
Figure 112019035329118-pct00015

화학식 I
상기 식에서,
R1, R2, R4, R6, R8, R10 및 R12은 같거나 다르며, 독립적으로 수소, 아릴, 헤테로-아릴 및 할라이드로 이루어진 그룹에서 선택되고;
R5 와 R9은 삼차알킬기이고;
R7와 R11은 같거나 다르며, 독립적으로 수소와 삼차알킬기로 이루어진 그룹에서 선택되며;
R3은 독립적으로 수소, 할로겐, 알콕시, 아릴옥시, 카르복실기 및 술폰기로 이루어진 그룹에서 선택되고;
M은 하프늄(Hf), 망간(Mn), 철(Fe), 레늄(Re), 텅스텐(W), 니오븀(Nb), 탄탈럼(Ta), 바나듐(V) 및 타이타늄(Ti)으로 이루어진 그룹에서 선택된 전이 금속이며;
X는 Cl, Br 및 I로 이루어진 그룹에서 선택된 할라이드이고;
n은 정수 2인 것인, 전이 금속 기반 전촉매;
ⅱ. 적어도 하나의 알킬 알루미늄 공-촉매; 및
ⅲ. 적어도 하나의 비활성 탄화수소 액체 매질을 포함하는, 촉매 조성물.
In the catalyst composition,
i. A transition metal based procatalyst represented by formula (I),
Figure 112019035329118-pct00015

Formula I
Where
R 1 , R 2 , R 4 , R 6 , R 8 , R 10 and R 12 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen, aryl, hetero-aryl and halide;
R 5 and R 9 are tertiary alkyl groups;
R 7 and R 11 are the same or different and are independently selected from the group consisting of hydrogen and a tertiary alkyl group;
R 3 is independently selected from the group consisting of hydrogen, halogen, alkoxy, aryloxy, carboxyl group and sulfone group;
M is a group consisting of hafnium (Hf), manganese (Mn), iron (Fe), rhenium (Re), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), vanadium (V) and titanium (Ti) Transition metal selected from;
X is a halide selected from the group consisting of Cl, Br and I;
n is an integer of 2; a transition metal based procatalyst;
Ii. At least one alkyl aluminum co-catalyst; And
Iii. A catalyst composition comprising at least one inert hydrocarbon liquid medium.
제10항에 있어서, 상기 알킬 알루미늄 공-촉매는 메틸알루미노세인(methylaluminoxane), 폴리-메틸알루미노세인, 트리에틸 알루미늄, 이소프레닐 알루미늄, 알루미늄 세스퀴클로라이드(sesquichloride), 트리-n-옥틸 알루미늄 및 트리이소부틸 알루미늄으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나의 화합물인 것인, 촉매 조성물.
The method of claim 10, wherein the alkyl aluminum co-catalyst is methylaluminoxane, poly-methylaluminosane, triethyl aluminum, isoprenyl aluminum, aluminum sesquichloride, tri-n-octyl At least one compound selected from the group consisting of aluminum and triisobutyl aluminum.
제10항에 있어서, 상기 공-촉매는 폴리-메틸알루미노세인인 것인, 촉매 조성물.
The catalyst composition of claim 10, wherein the co-catalyst is poly-methylaluminosane.
제10항에 있어서, 원소 타이타늄에 대한 원소 알루미늄의 비율(Al/Ti)은 50:1 내지 1000:1의 범위인 것인, 촉매 조성물.
The catalyst composition of claim 10, wherein the ratio of elemental aluminum to elemental titanium (Al / Ti) is in the range of 50: 1 to 1000: 1.
제10항에 있어서, 상기 비활성 탄화수소 액체 매질은 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 메틸 시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 톨루엔, 이소펜탄 및 미네랄 스피릿(mineral spirit)으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나인 것인, 촉매 조성물.
The method of claim 10, wherein the inert hydrocarbon liquid medium is at least one selected from the group consisting of pentane, hexane, cyclohexane, methyl cyclohexane, heptane, octane, decane, toluene, isopentane and mineral spirit. , Catalyst composition.
제10항에 있어서, 원소 타이타늄에 대한 원소 알루미늄의 비율(Al/Ti)은 200:1 내지 300:1 이고 상기 비활성 탄화수소 액체 매질은 미네랄 스피릿인 것인, 촉매 조성물.
The catalyst composition of claim 10, wherein the ratio of elemental aluminum to elemental titanium (Al / Ti) is between 200: 1 and 300: 1 and the inert hydrocarbon liquid medium is mineral spirit.
올레핀의 중합 공정에 있어서, 상기 공정은:
i. 제1항에 기재된 전이 금속 기반 전촉매와, 적어도 하나의 공-촉매를, 원소 타이타늄에 대한 원소 알루미늄의 비율이 50:1 내지 1000:1인 비율로, 적어도 하나의 비활성 탄화수소 액체 매질의 존재 하에서, 10℃ 내지 30℃ 범위의 온도에서, 혼합하여 활성화된 촉매 조성물을 수득하는 단계,
ii. 적어도 하나의 올레핀 단량체를 상기 활성화된 촉매 조성물에 첨가하여 반응 혼합물을 수득하는 단계, 및
iii. 상기 반응 혼합물을 5℃ 내지 70℃의 온도 및 0.1 내지 11 바(bar)의 압력에서 1시간 내지 10시간 범위의 시간 기간 동안 중합하여 중합된 올레핀을 수득하는 단계를 포함하는 올레핀의 중합 공정.
In the polymerization of olefins, the process is:
i. The transition metal based procatalyst of claim 1 and the at least one co-catalyst, in the presence of at least one inert hydrocarbon liquid medium, in a ratio of 50: 1 to 1000: 1 of elemental aluminum to elemental titanium. At a temperature ranging from 10 ° C. to 30 ° C., to obtain the activated catalyst composition,
ii. Adding at least one olefin monomer to the activated catalyst composition to obtain a reaction mixture, and
iii. Polymerizing the reaction mixture at a temperature of 5 ° C. to 70 ° C. and a pressure of 0.1 to 11 bar for a time period ranging from 1 hour to 10 hours to obtain a polymerized olefin.
제16항에 있어서, 상기 비활성 탄화수소 액체 매질은 펜탄, 헥산, 시클로헥산, 메틸시클로헥산, 헵탄, 옥탄, 데칸, 톨루엔, 이소펜탄 및 미네랄 스피릿으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나인 것인, 올레핀의 중합 공정.
The polymerization of olefins according to claim 16, wherein the inert hydrocarbon liquid medium is at least one selected from the group consisting of pentane, hexane, cyclohexane, methylcyclohexane, heptane, octane, decane, toluene, isopentane and mineral spirits. fair.
제16항에 있어서, 상기 올레핀 단량체는 에틸렌이고 상기 비활성 탄화수소 액체 매질은 미네랄 스피릿인 것인, 올레핀의 중합 공정.The process of claim 16, wherein the olefin monomer is ethylene and the inert hydrocarbon liquid medium is mineral spirit. 삭제delete
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